http://scipeople.ru/group/438/topic/8715/

В МГУ проходит конференция в честь выпускника биофака В.П.Скулачева.

Подробнее см. ниже.
2-ая Международная конференция 2-nd InternationalConferenceМосква, Россия 2–4 марта 2015 Moscow, Russia March 2–4, 2015 Homo sapiens liberates.

НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, Факультет биоинженерии и биоинформатики, НИИ митоинженерии Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Международная конференция в честь 80-летия со дня рождения директора НИИ ФХБ имени А.Н. Белозерского декана Факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ имени М.В.Ломоносова профессора В.П.Скулачева

Сборник тезисов Москва, Россия 2-4 марта 2015 2-ая Международная конференция Homo sapiens liberatus

2-nd International Conference Homo sapiens liberatus

On the occasion of the 80th Anniversary of the Director of A.N.Belozersky Institute the Dean of the Faculty of Bioengineering and Bioinformatics, M.V.Lomonosov Moscow State University Professor V.P.Skulachev

Abstract Book Moscow, Russia, March 2-4, 2015.

Организаторы и СпонсорыМосковскийгосударственныйуниверситетимениМ.В. Ломоносова, НИИфизико-химическойбиологииимениА.Н. Белозерского, Факультетбиоинженерииибиоинформатики, НИИмитоинженерииРоссийскийФондФундаментальныхИсследований Organizers and Sponsors M.V.Lomonosov Moscow State University A.N.Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Institute of Mitoengineering, The Faculty of Bioengineering and Bioinformatics, Russian Foundation for Basic Research

Организационный комитет Председатель Алексей Алексеевич Богданов Д.х.н., профессор, академик РАН, зам. директора по научной работе НИИ ФХБ имени А. Н. Белозерского, МГУ имени М. В. Ломоносова Зам. председателя Петр Владимирович Вржещ Д.х.н., профессор, проректор-начальник управления академической политики и организации учебного процесса Зам. председателя Дмитрий Борисович Зоров Д.б.н., профессор, зав. лаб. НИИФХБимениА. Н. Бело- зерскогоМГУЧленкомитетаАлександрВалерьевичБогачевД.б.н., профессор, зав. отделаНИИФХБимениА. Н. БелозерскогоМГУЧленкомитетаТатьянаВладимировнаВыгодинаК.б.н., в.н.с. НИИФХБимениА. Н. БелозерскогоМГУЧленкомитетаГалинаАнатольевнаКоршуноваД.х.н., в.н.с. НИИФХБимениА. Н. БелозерскогоМГУЧленкомитетаКонстантинГеннадьевичЛямзаевК.б.н., с.н.с. НИИФХБимениА. Н. БелозерскогоМГУЧленкомитетаБорисАлександровичФенюкК.б.н., доцентфакультетабиоинженерииибиинформа- тики Organizing Committee Chairperson Alexey Alexeevich Bogdanov Academician, Russian Academy of Sciences, Professor, Deputy Director of A. N. Belozersky Institute of PhysicoChemical Biology, Moscow State University Deputy Chairperson Petr Vladimirovich Vrzheshch Professor, pro-rector of the Moscow State University Deputy Chairperson Dmitry Borisovich Zorov Professor, head of the laboratory in A. N. Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Moscow State University Member Alexey Valerievich Bogachev Head of Department, A. N. Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Moscow State University Member Tatiana Vladimirovna Vygodina Principle Scientific Researcher, A. N. Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Moscow State University Member Galina Anatolevna Korshunova Principle Scientific Researcher, A. N. Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Moscow State University Member Konstantin Gennadievich Lyamzaev Senior scientific researcher, A. N. Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Moscow State University Member Boris Alexandrovich Feniouk Docent in Faculty of Bioengineering and Bioinformatics of Moscow State University

 Программа конференции

9:30 Регистрация участников.

2 марта 2015

Конференц-Зал 221, Лабораторный корпус «Б»

10:00 Открытие конференции. Вступительное слово акаде- мика РАН А.А.Богданова Секция 1 Биоэнергетика и биоинформатика. Председатель А.Д.Виноградов 10:00–10:30 Рождение мембранной биоэнергетики из системы Na+/K+ гомеостаза. А. Ю. Мулкиджанян 10:30–11:00 Интерпретация сигнала рецепторных тирозинкиназ в эндосомах определяет судьбу клетки. Я.Л. Калаидзидис 11:00–11:30 Молекулярно-динамический подход к изучению меха- низмов переноса заряда в митохондриальных мембра- нах и белковых комплексах. Д.А. Черепанов 11:30–12:00 Перерыв на кофе. Секция 2 Энергопреобразующие системы и цитохромные комплексы. Председатель А. А. Константинов 12:00–12:30 Регуляция митохондриальной цитохром с оксидазы ионами кальция и натрия через специальный сайт связывания катионов. Т.В. Выгодина 12:30–13:00 История первого кислород-редуктазного натриевого насоса. M.C. Мунтян 13:00–13:30 Цитохром bd из Escherichia coli катализирует распад перекиси водорода и пероксинитрита. В.Б. Борисов 13:30–14:30 Обед.Conference Programm 9:30 Registration March, 2, 2015 Conference Hall 221, Bldg.”B” 10:00 Bogdanov, Alexei Opening remarks. Section 1 Bioenergetics and bioinformatics. Chairperson Vinogradov, Andrey 10:00–10:30 Emergence of membrane bioenergetics from the systems of Na+/K+ homeostasis Mulkidjanian, Armen 10:30–11:00 Endocytic regulation of RTK signal interpretation for cell fate decision Kalaidzidis, Yannis 11:00–11:30 Molecular dynamics simulation studies on the mechanism of charge transfer processes in mitochondrial membranes and protein complexes. Cherepanov, Dmitry 11:30–12:00 Coffee break. Section 2 Energy-transducing systems and cytochrome complexes. Chairperson Konstantinov, Aleksander 12:00–12:30 Regulation of mitochondrial cytochrome c oxidase by calcium and sodium ions via special cation binding site… Vygodina, Tatiana 12:30–13:00 Muntyan, Maria The history of the first oxygen-reducing sodium pump. 13:00–13:30 Cytochrome bd from Escherichia coli catalyzes the decomposition of hydrogen peroxide and peroxynitrite. Borisov, Vitaly 13:30–14:30 Lunch.Секция 3 Активные формы кислорода. Множественность митохондриальных функций. Председатель Б.В.Черняк. 14:30–15:00 Новые данные о роли митохондрий в метаболизме свободных радикалов и сигнализации. А.А. Старков 15:00–15:30 В митохондриях почек присутствует атипичный центр генерации активных форм кислорода, действующий постоянно и независимо от их окислительно-восста- новительного состояния А.Ю. Андреев 15:30–16:00 Генерация активных форм кислорода митохондриями: качественные и количественные параметры. А.Д. Виноградов 17:00–17:30 Перерыв на кофе. 16:00–16:30 Влияние хронического потребления митохондриаль- но–направленного антиоксиданта SkQ1 на старение самок крыс Sprague-Dawley. М.Л. Ловать Секция 4 Биоэнергетика мембранных систем. Председатель А.Ю.Мулкиджанян. 17:30–18:00 Д.Б. Зоров Миторазнообразие. 10 18:00–18:30 Длинноцепочечные α,ω-диоловые кислоты как актива- торы свободного окисления и индукторы Са2+-зависи- мой проницаемости митохондрий печени. В.Н. Самарцев 18:30–19:00 Поиск условий перехода фосфорилирующей системы митохондрий в режим работы суперкомплекса. Л.С. Ягужинский 16:30–17:00 Влияние митохондриально-направленного антиокси- данта SkQ1 на спонтанные патологические изменения у SPF-мышей. В.Н. МанскихSection 3 Reactive Oxygen Species. The diversity of mitochondrial functions. Chairperson Chernyak, Boris. 14:30–15:00 An update on the role of mitochondria in ROS metabolism and signaling. Starkov, Anatoly 15:00–15:30 Kidney mitochondria possess an atypical constitutively active site of generation of reactive oxygen species operating independently of mitochondrial redox status. Andreev, Alexander 15:30–16:00 Mitochondrial generation of reactive oxygen species: qualitative and quantitative characteristics. Vinogradov, Andrey 17:00–17:30 Coffee break. 16:00–16:30 The influence of the antioxidant SkQ1 chronic consumption on the aging of female Sprague-Dawley rats. Lovat, Maxim Section 4 Bioenergetics of membranous systems. Chairperson Mulkidjanian, Armen Y. 17:30–18:00 Zorov, Dmitry Mitodiversity. 11 18:00–18:30 A permeability transition in liver mitochondria induced by α,ω-dioic acids and Ca2+. Samartsev, Viktor 18:30–19:00 Searching the conditions upon which phosphorylating system of mitochondria shifts to a regime of supercomplex. Yaguzhinsky, Lev 16:30–17:00 Influence of mitochondria-targeted antioxidant SkQ1 on spontaneous pathologies in SPF-mice. Manskikh, VasilyСекция 5 Биоэнергетика на службе у медицины. Председатель В.Н.Анисимов 10:00–10:30 Л.Б. Марголис Уроки ВИЧ: Что мы узнали про другие болезни. 10:30–11:00 Сигнальный путь активируемый при ограничении ка- лорийности питания как мишень для таргетной тера- пии рака и старения. Новое поколение лекарственных средств двойного действия. В.Н. Маршанский 11:00–11:30 С.А. Недоспасов Обратная генетика в изучении функций цитохрома c. Секция 6 Проблемы старения. Председатели С.А. Недоспасов и А.А. Старков. 12:00–12:30 А.М. Оловников Оставим теломерам теломерное, а мозгу мозгово. 12:30–13:00 Угнетение киназы mTOR для профилактики старения и рака. В.Н. Анисимов 13:00–13:30 Старение спасает популяции от вымирания в условиях дефицита ресурсов: эксперименты in silico. В.А. Чистяков 13:30–14:00 SkQ за пределами лаборатории: обзор клинических исследований и других результатов создания лекарс- твенных препаратов на основе SkQ. М.В. Скулачев 12

3 марта 2015

Конференц-Зал 221, Лабораторный корпус «Б» 11:30–12:00 Перерыв на кофе. 14:00–15:00 Обед.Section 5 Bioenergetics to serve medicine. Chairperson Anisimov, Vladimir. 10:00–10:30 Lessons of HIV disease: What did we understand about other pathologies. Margolis, Leonid 10:30–11:00 The calorie restriction pathway as a drug target in cancer and aging: A new generation of double-action drugs Marshansky, Vladimir 11:00–11:30 Nedospasov, Sergey Reverse genetics in elucidation of cytochrome c functions Section 6 Problems of aging. Chairpersons Nedospasov, Sergey and Starkov, Anatoly. 12:00–12:30 Olovnikov, Alexey Leave to telomere the telomere’s and to brain the brain’s. 12:30–13:00 Anisimov, Vladimir Kinase mTOR inhibition for aging and cancer prevention. 13:00–13:30 Ageing saves populations from extinction under lack of resources conditions: in silico experiments. Chistyakov, Vladimir 13:30–14:00 SkQ outside laboratories: review of clinical results and other achievements of SkQ drug development. Skulachev, Maxim 13 March, 3, 2015 Conference Hall 221, Bldg.”B” 11:30–12:00 Coffee break. 14:00–15:00 Lunch.15:00–15:30 К. ЛьюисВыживаниеисмертьклеток-персистеров. 15:30–16:00 Неинвазивная регистрация вялотекущего воспаления в панкреатических островках в условиях потребления высокоэнергетической диеты С.В. Зайцев Большой зал фундаментальной библиотеки МГУ Секция 7 Новоcти c фронтa ионов Скулачева. Председатель Д.Б.Зоров 10:00–10:30 SkQ1 стимулирует заживление ран у старых и диабети- ческих мышей. Б.В. Черняк 10:30–11:00 Молекулярные механизмы противовоспалительного действия SkQ1 Р.А. Зиновкин 11:00–11:30 Роль митохондрий и окислительного стресса при остром пиелонефрите. Е.Ю. Плотников 11:30–12:00 Перерыв на кофе. 12:00–12:30 Митохондриально-направленный антиоксидант SkQ1 подавляет развитие признаков болезни Альцгеймера у преждевременно стареющих крыс OXYS. Н.Г. Колосова 14 17:00–18:00 От Homo sapiens к Homo sapiens liberatus: как избавить человека от действия программы старения и других контрпродуктивных генетических программ. В. П. Скулачев

4 марта 2015

Конференц-Зал 221, Лабораторный корпус «Б» 12:30–13:00 Разобщающее и токсическое действие алкилтрифенил- фосфониевых катионов на митохондриях и бактериях в зависимости от длины алкильного заместителя Ю.Н. Антоненко 15:00–15:30 Lewis, Kim Survival and death of persister cells. 15:30–16:00 Noninvasive longitudinal live imaging of low grade inflammation in pancreatic islets under conditions of high energy intake. Zaitsev, Sergei Conference Hall of Fundamental library, MSU Section 7 Skulachev ions: progress report. Chairperson Zorov, Dmitry 10:00–10:30 Chernyak, Boris SkQ1 improves wound healing in old and diabetic mice. 10:30–11:00 Molecular mechanisms of anti-inflammatory action of SkQ1. Zinovkin, Roman 11:00–11:30 Мitochondria and oxidative stress in an acute pyelonephritis. Plotnikov, Egor 11:30–12:00 Coffee break. 12:00–12:30 Mitochondria-targeted antioxidant SkQ1 suppresses the development of Alzheimer’s disease signs in senescenceaccelerated OXYS rats. Kolosova, Nataliya 15 17:00–18:00 From Homo sapiens to Homo sapiens liberatus: how to get rid of aging and other counterproductive genetic programs. Skulachev, Vladimir March, 4, 2015 Conference Hall 221, Bldg.”B” 12:30–13:00 Uncoupling and toxic action of alkyltriphenylphosphonium cations on mitochondria and bacteria as a function of the alkyl chain length Antonenko, Yuri 13:00–13:30 Митохондриально-направленныйантиоксидант SkQR1 оказываетпозитивноедействиенапамятьитравмати- ческоеповреждениеголовногомозга. Н.К. Исаев 13:30–14:00 Кардиолипин как мишень митотропных хинонов в коррекции патологических проявлений при старении и заболеваниях оксидативного происхождения. М.Ю. Высоких 14:00–15:00 Обед. Секция 8 Разное. Председатель Ф.Ф.Северин. 19:00–21:00 Неформальная встреча в кафе. 16 15:00-15:30 Х. Геринг УФ-пояс Земли и его значение для здоровья людей.

15:30–16:00 Митохондриально-направленные хиноны SkQ по- давляют образование активных форм кислорода и защищают клетки растений от запрограммированной гибели. В.Д. Самуилов

16:00–16:30 Разобщители препятствуют распространению мутан- тной митохондриальной ДНК в гетероплазмичных клетках Saccharomyces cerevisiae. Д.А. Кнорре 16:30–17:00 Кардиолипин и надмолекулярная организация дыха- тельной цепи митохондрий. Е.Н. Милейковская 17:00–17:30 К.Г. Лямзаев Митохондрии как регуляторы активности аутофагии. 17:30–18:00 Активные формы кислорода являются эффективными вторичным мессенджером для индукции несопряжен- ного дыхания. В.Н. Попов 18:00–18:30 Общаядискуссияизакрытиеконференции.13:00–13:30 Mitochondria-targeted antioxidant SkQR1 has positive effect on memory and traumatic brain injury of rats. Isaev, Nikolay 13:30–14:00 Cardiolipin as a target of mitotropic quinones under oxidative stress in age and disease Vyssokikh, Michael 14:00–15:00 Lunch. Section 8 Different problems. Chairperson Severin, Fedor. 19:00–21:00 Informal meeting in the cafeteria. 17 15:00-15:30 The UV belt of the Earth and its implication for people’s health. Göring, Horst 15:30–16:00 Mitochondria-targeted quinones SkQ suppress ROS generation and protect plant cells from apoptosis. Samuilov, Vitaly 16:00–16:30 Uncouplers prevent clonal expansion of mutant mitochondrial DNA in heteroplasmic Saccharomyces cerevisiae cells. Knorre, Dmitry 16:30–17:00 Cardiolipin and supramolecular organization of the mitochondrial respiratory chain. Mileykovskaya, Eugenia 17:00–17:30 Lyamzaev, Konstantin Mitochondria as regulator of autophagy. 17:30–18:00 Reactive oxygen species are effective secondary messengers for induction of the noncoupled respiration. Popov, Vasily 18:00–18:30 General discussion.18 Возникновение мембранной биоэнергетики из системы Na+/K+ гомеостаза 1 Дарья Владимировна Диброва, 2 Михаил Юрьевич Гальперин, 2 Евгений Викторович Кунин и 1,3,4* Армен Яковлевич Мулкиджанян 1 НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, МГУим. М.В. Ломоносова, Москва, 117992, Россия, 2 National Center for Biotechnology Information, National Library of Medicine, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland 20894, USA, 3 School of Physics, Osnabrück University, 49069, Osnabrück, Germany, и 4 ФакультетбиоинженерииибиоинформатикиМГУим. М.В. Ломоносова, Москва, 117992, Россия E-mail: amulkid@uos.de Цитоплазма всех клеток содержит значительно боль- ше калия, чем натрия, причем для многих клеточных процессов, в первую очередь, синтеза белка, важно, чтобы что соотношение [K+]/[Na+] превышало еди- ницу. Подобная зависимость от ионов калия была ранее объяснена возникновением первых клеток в богатой калием среде [1,2]. Основываясь на преобла- дании калия над натрием в геотермальном паре, мы предположили, что формирование первых клеточных организмов могло проходить на периферии древних бескислородных геотермальных полей, в водоемах из парового конденсата, элементный состав которого должен был быть близок химии цитоплазмы современ- ных клеток [2]. В морских и пресноводных водоемах соотношение [K+]/[Na+] обычно существенно меньше единицы. По- этому заселение таких водоемов первыми клетками могло происходить только при наличии у них систем откачки ионов натрия. Необходимость выживания в богатых натрием водоемах могла способствовать как постепенному уменьшению проводимости клеточных мембран, так и появлению различных редокс-, свето-, хемо- и осмозависимых систем откачки ионов натрия. В соответствии с данным эволюционным сценарием, взаимодействие между несколькими, исходно незави- симыми системами откачки ионов натрия привело к возникновению натрий-зависимой мембранной био- энергетики, за которым последовало появление про- тонной биоэнергетики у бактерий и архей [3]. Литература 1 Macallum, A. B. (1926) The paleochemistry of the body fluids and tissues. Physiol Rev 6, 316-357 2. Mulkidjanian, A. Y., Bychkov, A. Y., Dibrova, D. V., Galperin, M. Y., and Koonin, E. V. (2012) Origin of first cells at terrestrial, anoxic geothermal fields. Proc Natl Acad Sci USA 109, E821-830 3. Mulkidjanian, A. Y., Galperin, M. Y., and Koonin, E. V. (2009) Co-evolution of primordial membranes and membrane proteins. Trends Biochem Sci 34, 206-215 Секция 119 Emergence of membrane bioenergetics from the systems of Na+/K+ homeostasis Daria V. Dibrova1, Michael Y. Galperin2, Eugene V. Koonin2 and Armen Y. Mulkidjanian1,3,4* 1 A.N. Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Lomonosov Moscow State University, Moscow 117999, Russia, 2 National Center for Biotechnology Information, National Library of Medicine, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland 20894, USA, 3 School of Physics, Osnabrück University, 49069, Osnabrück, Germany, and 4 School of Bioengineering and Bioinformatics, Lomonosov Moscow State University, Moscow 117999, Russia E-mail: amulkid@uos.de The cell cytoplasm of archaea, bacteria and eukaryotes contains substantially more potassium than sodium, and the prevalence of potassium ions is specifically required for many key cellular processes. This distinct ionic composition and requirements have been attributed to the emergence of the first cells in K+-rich habitats [1,2]. Building on the observation that the [K+]/[Na+] ratio is much greater than unity at vapor-dominated zones of inland geothermal systems, we argued that the first cells could have emerged in the pools and puddles at the periphery of primordial anoxic geothermal fields, where the elementary composition of the condensed vapor would resemble the internal milieu of modern cells [2]. Marine and freshwater environments generally show a [K+]/[Na+] ratio less than unity. Therefore, to invade such environments, while maintaining the cytoplasmic [K+]/[Na+] ratio over unity, primordial cells needed means to extrude sodium ions. The foray into new, Na+-rich habitats was the likely driving force behind the gradual the increase of membrane tightness and evolution of diverse redox-, light-, chemically- or osmotically-dependent sodium export pumps. Here we present a scenario that explains how the interplay between several, initially independent sodium pumps might have triggered the evolution of Na+-dependent membrane bioenergetics, followed by the separate emergence of the H+-dependent bioenergetics in archaea and bacteria [3]. We also discuss the development of systems that utilize the Na+/K+ gradient over cell membranes. Section 1 References: 1 Macallum, A. B. (1926) The paleochemistry of the body fluids and tissues. Physiol Rev 6, 316-357 2. Mulkidjanian, A. Y., Bychkov, A. Y., Dibrova, D. V., Galperin, M. Y., and Koonin, E. V. (2012) Origin of first cells at terrestrial, anoxic geothermal fields. Proc Natl Acad Sci USA 109, E821-830 3. Mulkidjanian, A. Y., Galperin, M. Y., and Koonin, E. V. (2009) Co-evolution of primordial membranes and membrane proteins. Trends Biochem Sci 34, 206-21520Секция 1 Интерпретация сигнала рецепторных тирозинкиназ в эндосомах определяет судьбу клетки Яннис Калайдзидис, Роберто Вилласеньор, Перла Дель Конте-Цериал, Марино Цериал Институт Макса Планка, Дрезден, Германия E-mail: kalaidzi@mpi-cbg.de Сигналы от рецепторных тирозинкиназ инициируют- ся различными лигандами, каждый из которых может взаимодействовать с одним или несколькими различ- ными рецепторами. Дальнейшая передача сигнала, в основном, включает один и тот же каскад реакций, однако возбуждение различных рецепторов ведет к выбору различных, взаимоисключающих программ (пролиферация, дифференциация, апоптоз). Давно установлено, что эндоцитоз играет важную роль в пре- кращении сигнала и деградации комплексов лиганд- рецептор (например EGF-EGFR). Мы показали, что различные факторы роста приводят к специфическим изменениям размера эндосом. При помощи коли- чественной FRET-микроскопии мы обнаружили, что при эндоцитозе сохраняется постоянное среднее содержание EGFR на эндосому в широком диапазоне концентраций EGF. Было установлено, что контролиру- емое распределение фосфорилированного рецептора EGFR (pEGFR) в эндосомах является важной частью клеточной системы интерпретации сигнала и прямое вмешательство в этот процесс приводит к переклю- чению клеток РС12 с программы пролиферации на дифференцировку. Разработанная нами математичес- кая модель показала, что этот механизм обеспечива- ет надежность интерпретации сигнала и позволяет регулировать сигналинг в соответствии с клеточным контекстом.21 Endocytic regulation of RTK signal interpretation for cell fate decision Yannis Kalaidzidis, Roberto Villaseñor, Perla Del Conte-Zerial, Marino Zerial Max Plank Institute, Dresden, Germany E-mail: kalaidzi@mpi-cbg.de Receptor tyrosine kinase signalling can be activated by different ligands, which promiscuously interact with different receptors. Despite sharing the same signalling cascade, they are differentially processed by the cell and lead to a mutually exclusive fate selection (e.g. proliferation, differentiation, celldeath). It is well established that the endocytosis of ligand-bound RTK is an essential part of signal quenching and ligand-bound receptor degradation (e,g EGF-EGFR). Our analysis revealed that different growth factors specifically modulate the endosome size distribution. We demonstrated by quantitative high-resolution FRET-microscopy that the endocytic system maintains constant mean amount of pEGFRper endosome in a wide range of EGF concentrations in the extracellular medium. We showed that specific and highly controlled distribution of phosphorylated EGF receptor (pEGFR) is part of the cell fate decision mechanism and essential for correct signal interpretation. Direct interference in the pEGFR distribution over endosomes leads to switch cell fate from proliferation to differentiation under EGF stimulation in PC12 cell model system. We developed a mathematical model that suggests that this mechanism ensuresrobustness and provides a context-dependent regulation on the signal output. Section 122Секция 1 Молекулярно-динамический подход к изучению механизмов переноса заряда в митохондриальных мембранах и белковых комплексах Дмитрий Черепанов Научно-исследовательский институт физико- химической биологии имени А.Н. Белозерского, МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991 Москва, Россия E-mail: tscherepanov@rambler.ru Методы современной молекулярной динамики пре- доставляют возможность изучать молекулярный механизм процессов переноса заряда через мито- хондриальную мембрану, в том числе, моделировать серьезными конформационные изменения как липид- ного бислоя, так и мембранных белковых комплексов. Мы использовали методы молекулярной динамики для изучения механизма диффузии протона через бислойную липидную мембрану. Несмотря на важное физиологическое значение, механизм протонной про- водимости до сих пор остается неизвестным. Метода- ми молекулярной динамики были проанализированы различные возможные сценарии пассивного транс- порта протона через липидный бислой. Было обна- ружено, что всей совокупности экспериментальных данных наиболее соответствует механизм, в котором две молекулы фосфатидилхолина (POPC), одна с про- тонированной и другая с депротонированной фос- фатной группой, сближаются друг с другом. Когда два фосфатные группы подходят друг ко другу ближе, чем на 1.5 нм, между ними образуется цепочка из несколь- ких молекул воды, которая потенциально способна к эффективному переносу протона. Молекулы воды при этом координированы цепочкой атомов кислорода, образованной восьмью атомами кислорода эфирных связей двух сближающихся молекул POPC. Рассчитан- ная свободная энергия сближения двух фосфатных групп липида на расстояние 1.5 нм (около 60 кДж / моль) хорошо согласуется с экспериментально изме- ренной энергией активации переноса протона через бислойную мембран из POPC. Поскольку перенос протона в этом сценарии контролируется сближением двух молекул липида и образованием цепочки поляр- ных атомов кислорода в центре мембраны, данный механизм объясняет чрезвычайно высокой коэффи- циент протонной проницаемости липидного бислоя, независимость коэффициента проницаемости прото- нов от величины рН и отсутствие изотопного эффекта при замене Н2 О на D2 O.23 Molecular dynamics simulation studies on the mechanism of charge transfer processes in mitochondrial membranes and protein complexes Dmitry Cherepanov A.N.Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russia E-mail: tscherepanov@rambler.ru The modern techniques of molecular dynamics (MD) simulations give a possibility to study the molecular mechanisms of charge transfer processes in mitochondrial lipid membranes and protein complexes accompanied by large conformational changes. We scrutinized the mechanism of proton leakage through lipid membrane, which, in spite of its physiological importance, remains obscure. Using MD simulations, we analyzed various molecular scenarios of passive proton transfer through lipid bilayer and found that the most consistent with experimental observations is the mechanism, where two molecules of phosphatidylcholine (POPC), with a protonated and deprotonated phosphate groups, respectively, approached each other. When the two phosphate groups got closer than 1.5 nm, a short water wire, potentially capable of effective proton transfer, stretched between them. Thereby the water molecules lined up along the “oxygen ladder” as formed by the eight oxygen atoms of the ester bonds of the two encountering POPC molecules. The calculated free energy of bringing two lipid phosphate groups on a distance of 1.5 nm, about 60 kJ/mol, was in a good agreement with the experimentally measured activation energy of proton transfer across POPC membranes. Because the transmembrane proton transfer along short water wires is governed