Разработка сверхчувствительных сенсоров молекул АТФ на основе комплексов ДНК-аптамеров и металлических наночастиц.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-73-00113

НазваниеРазработка сверхчувствительных сенсоров молекул АТФ на основе комплексов ДНК-аптамеров и металлических наночастиц.

Руководитель Соколов Петр Александрович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург

Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-405 - Наноструктуры и кластеры. Супрамолекулярная химия. Коллоидные системы.

Ключевые слова АТФ, ДНК, аптамер, сенсор, наночастица,плазмонный резонанс,рассеяние света,рамановская спектроскопия

Код ГРНТИ31.23.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
АТФ является одной из наиболее важных сигнальных молекул. Эта биомолекула играет жизненно важную роль источника энергии в клеточном метаболизме и биохимических процессах. АТФ также необходим для создания больших молекул, таких как белки (из аминокислот), активного транспорта ионов через различные части живых организмов и в качестве медиатора электрических сигналов синаптической нервной системы. Помимо использования АТФ в качестве банка энергии, его концентрация в клетках является показателем жизнеспособности клетки и наличия клеточных повреждений (во всех живых клетках концентрация АТФ быстро уменьшается, когда они отмирают). Участие АТФ в критических клеточных процессах, таких как обмен веществ, активный транспорт и работа мышечных клеток, делает необходимым точные измерения его уровня для изучения биохимических, структурных и функциональных признаков блокады сердца. Это важно не только для здоровья человека, но также часто используется для определения микробной активности в почвенных материалах, свежести рыбы и контроля качества крови для переливания. Кроме того, недавние исследования показали, что АТФ является одним из наиболее важных химических сигнальных агентов, играющих центральную роль в передаче сигналов нейронами и одним из типов нейротрансмиттеров, который связан с чувством вкуса. Таким образом, понимание и характеризация путей превращения АТФ в биологических реакциях дают ценную информацию о большом количестве биохимических процессов. За последние несколько десятилетий был разработан ряд молекулярных зондов, специфичных к АТФ. При связывании АТФ с зондами изменяется генерируемый ими отклик, что позволяет оценивать концентрацию этой критической для жизнедеятельности биомолекулы. В силу ограниченной чувствительности разработанных методов полной картины метаболизма и процессов передачи сигналов этими биомолекулами установить не удается. Количественно детекцию можно улучшить с помощью сенсоров с (1) более высокой аффинностью к АТФ, (2) более быстрой кинетикой связывания с АТФ, (3) более высокими показателями сигнал-шум. В рамках данного проекта планируется создать и апробировать сенсор с высокими отношением сигнал-шум, который способен улавливать фемтомолярные концентрации АТФ в растворе. Для конструирования сенсора предлагается впервые объединить уже апробированные решения для конструирования подобных сенсоров: чувствительность плазмонного резонанса гантелевидных металлических частиц к показателю преломления окружающей среды, высокую аффинность ДНК-аптамеров и возможность изотермического замещения одной из нитей в дуплексе ДНК.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Клюев П. Н., Рамазанов Р. Р., Соколов П. А. SILVER ION STABILIZATION OF CYTOSINES IN THE STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS: A THEORETICAL STUDY USING THE COMBINED QM/MM METHOD International conference «Chemistry of Organoelement Compounds and Polymers 2019» | 18–22 November, 2019 | Moscow, Russia (год публикации - 2019)

2. Шалыгин В. Е. Магистерский диплом Шалыгина В. Е. Магистерский диплом (год публикации - 2020)

3. Клюев П. Н., Соколов П. А., Рамазанов Р. Р. QM/MM-MD dissociation of Ag+ and H+ mediated cytosine pairs: Monomers and dimers Journal of Organometallic Chemistry (год публикации - 2020)
10.1016/j.jorganchem.2020.121333

4. Шалыгин В. Е., Рамазанов Р. Р., Соколов П. А. Молекулярное склеивание олигонуклеотидов ионами серебра НИЦ «Курчатовский институт» (год публикации - 2020)

5. Соколов П. А., Рамазанов Р. Р., Ролич В. И., Шалыгин В. Е., Попова М. А., Касьяненко Н. А. Stabilization of DNA by sodium and magnesium ions during the synthesis of DNA-conjugated gold nanoparticles The Journal of Physical Chemistry C (год публикации - 2020)

6. Попова М. А. Магистерский диплом Поповой М. А. Магистерский диплом (год публикации - 2020)

7. Попова М. А., Ролич В. И., Рамазанов Р. Р., Касьяненко Н. А. и Соколов П. А. C-Ag+−C based repetitive DNA sequence Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2020)
10.1088/1742-6596/1679/2/022049

8. Соколов П. А., Рамазанов Р. Р., Ролич В. И., Попова М. А., Вячеслав Е. Ш., Касьяненко Н. А. Stabilization of DNA by sodium and magnesium ions during the synthesis of DNA-bridged gold nanoparticles Nanotechnology (год публикации - 2020)
10.1088/1361-6528/abc037

9. Р. Р. Рамазанов, П. А. Соколов Molecular dynamics study of complexes of a DNA aptamer with AMP and GMP Computer Research and Modeling, 5 выпуск 13 том (год публикации - 2021)

10. Modulating the adsorption of polyadenines on the surface of gold nanoparticles via temperature, ionic strength, and strand design (год публикации - )

11. Соколов П. А., Рамазанов Р. Р. Probing the conjugation of gold NPs using single-stranded DNA comprising two polyadenine adhesive tails The Journal of Adhesion (год публикации - 2022)
10.1080/00218464.2022.2047942

Публикации

2. Шалыгин В. Е. Магистерский диплом Шалыгина В. Е. Магистерский диплом (год публикации - 2020)

6. Попова М. А. Магистерский диплом Поповой М. А. Магистерский диплом (год публикации - 2020)

10. Modulating the adsorption of polyadenines on the surface of gold nanoparticles via temperature, ionic strength, and strand design (год публикации - )