Барьерная функция биологических мембран в процессах их структурной реорганизации в норме и паталогии

Название НИОКТР	Барьерная функция биологических мембран в процессах их структурной реорганизации в норме и паталогии
Аннотация	Слияние мембран - фундаментальный биологический процесс, необходимый для вирусной инфекции, высвобождения нейротрансмиттеров, внутриклеточной транспортировки и адресной доставки лекарств и генетического материала в клетки. Примечательно, что эти процессы обычно связаны со слиянием небольших мембранных компартментов (таких как вирусные оболочки, синаптические везикулы или транспортные везикулы) с более крупными мембранами-резервуарами (клеточной плазматической мембраной или мембранами органелл). Такая асимметрия размеров имеет решающее значение для требования сохранения мембранного барьера (проницаемости) во время слияния: в то время как кратковременное появление поры (сквозных дефектов) в большей мембране может оказывать минимальное влияние на клеточный гомеостаз, любое нарушение целостности мембраны меньшего компартмента может привести к быстрой и полной потере его содержимого. При этом обе мембраны могут претерпевать существенные изгибные деформации в месте контакта, считается, что эти деформации являются триггером для запуска процесса локальной реорганизации структуру липидного бислоя. Несмотря на эту важность, точные механизмы, поддерживающие селективную проницаемость во время слияния одного и другого мембранного компартмента, остаются малоизученными, особенно в отношении роли кривизны мембраны и связанных с ней дефектов. В системах для исследования слияния in vitro часто используются плоские мембраны, что не позволяет точно отразить сложную геометрию и механику свойственную клеточным мембранам. В Проекте 2022 мы смогли исследовать механику мембран в условиях экстремальной кривизны и установили, что липидные бислои сохраняют линейную упругость до достижения критического порога напряжения, после чего происходит их структурная дестабилизация через образование критических дефектов. Наши исследования показали решающую роль липидного состава в регуляции изгибной прочности мембран: в то время как липиды с положительной спонтанной кривизной и полиненасыщенные липиды снижают стабильность мембраны и способствуют образованию пор при ее изгибе; липиды с отрицательной спонтанной кривизной, такие как фосфатидилэтаноламин, повышают изгибную прочность мембраны и ингибируют формирование сквозных дефектов. Было установлено, что изгибная прочность мембраны определяет молекулярный путь ее структурной реорганизации в процессе деления. Данный проект направлен на создание нового экспериментальный подхода к исследованию динамики слияния мембран. Используя ультракороткие липидные нанотрубки (укНТ), в качестве мембранной платформы для слияния с липосомами или вирусоподобными частицами (ВПЧ), мы планируем провести систематическое исследование того, как кривизна мембраны (изгибное напряжение) и вызванные ею дефекты, влияют на динамику слияния и на барьерную функцию мембраны в этом процессе. Успешная разработка нашей ВПЧ-системы, экспрессирующей вирусные белки слияния, а также методов адресной доставки молекул аналита на поверхности укНТ представляют собой идеальный инструмент для этих исследований. Система укНТ обладает уникальными преимуществами: контролируемая кривизна мембраны, регулируемый состав липидов и возможность одновременного мониторинга событий слияния и проницаемости мембраны с помощью измерений проводимости. Такой подход обеспечивает беспрецедентное временное разрешение отдельных событий слияния, предоставляя при этом количественные данные о барьерной функции мембраны на протяжении всего процесса слияния - от начального контакта и формирования сталка до открытия поры слияния и полного слияния. Этот инновационный подход позволит получить фундаментальные сведения о механике и энергетике слияния мембран, которые будут иметь широкое значение для разработки противовирусных стратегий, улучшения систем доставки лекарств и понимания фундаментальных клеточных процессов, связанных со слиянием мембран.
Доступ к ОКОГУ исполнителя	True
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	14000.0
Дата начала	2025-06-10
Дата окончания	2026-12-19
Номер контракта	№ 22-15-00265-П
Дата контракта	2025-06-10
Количество отчетов	2
УДК	577.32
Количество просмотров	5
Руководитель работы	Башкиров Павел Викторович
Руководитель организации	Говорун Вадим Маркович
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СИСТЕМНОЙ БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ" ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ ПО НАДЗОРУ В СФЕРЕ ЗАЩИТЫ ПРАВ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И БЛАГОПОЛУЧИЯ ЧЕЛОВЕКА
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	Отсутствует
Госпрограмма	—
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-07-15 09:55:06 UTC, 2025-07-15 09:55:06 UTC
ОКПД	Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области биотехнологии в области здоровья
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	липидная мембрана; наномеханика мембран; вирусное слияние; мембранная нанотрубка; белки слияния
Соисполнители	—
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	34.17.15 - Молекулярная биофизика
OECD	—
OESR	Биофизика
Приоритеты научно-технического развития	и) переход к развитию природоподобных технологий, воспроизводящих системы и процессы живой природы в виде технических систем и технологических процессов, интегрированных в природную среду и естественный природный ресурсооборот.; в) переход к персонализированной, предиктивной и профилактической медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных) и использования генетических данных и технологий;
Регистрационные номера	—