Study of the Protein Composition of Dry Blood Spots of Healthy Volunteers in the Experiment with Hypomagnetic Conditions

D. N. Kashirina; Каширина Д. Н.; I. M. Larina; Ларина И. М.; E. N. Nikolaev; Николаев Е. Н.; M. G. Tyuzhin; Тюжин М. Г.; O. V. Popova; Попова О. В.; V. Yu. Kukanov; Куканов В. Ю.; V. B. Rusanov; Русанов В. Б.; A. S. Kononikhin; Кононихин А. С.; A. G. Brzhozovskiy; Бржозовский А. Г.; L. Kh. Pastushkova; Пастушкова Л. Х.; O. I. Orlov; Орлов О. И.

doi:10.31857/S0131164622600483

Исследование белкового состава сухих пятен крови здоровых добровольцев в эксперименте с гипомагнитными условиями

Авторы: Каширина Д.Н.¹, Ларина И.М.¹, Николаев Е.Н.², Тюжин М.Г.¹, Попова О.В.¹, Куканов В.Ю.¹, Русанов В.Б.¹, Кононихин А.С.¹^,2, Бржозовский А.Г.¹^,2, Пастушкова Л.Х.¹, Орлов О.И.¹
Учреждения:
1. ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
2. Сколковский институт науки и технологий
Выпуск: Том 49, № 1 (2023)
Страницы: 104-115
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/0131-1646/article/view/139818
DOI: https://doi.org/10.31857/S0131164622600483
EDN: https://elibrary.ru/APZSPM
ID: 139818

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Гипомагнитные условия (ГМУ) будут являться неотъемлемой частью комплекса факторов, воздействующих на космонавтов в длительных межпланетных миссиях, за пределами магнитного поля Земли. Адаптация организма человека в этих условиях будет затрагивать регуляторные процессы в различных физиологических системах, молекулярные пути которых, с участием белков, до сих пор, не изучены. С целью восполнения этого пробела, протеомными методами исследованы сухие пятна крови, собранные на специальный ватман, здоровых добровольцев в двух сессиях модельного эксперимента: с гипомагнитными условиями и в сессии “плацебо”. Эксперимент проведен методом двойного слепого контроля, с участием одних и тех же добровольцев в обеих сессиях. В образцах полуколичественно определено 1219 различных белков. В серии с ГМУ выявлены изменения трех белков: цепи тропомиозина альфа-3 (TPM3), белка 14В, содержащего домен абгидролазы (ABHD14B) и белка, ассоциированного с ацетилхолинэстеразой (CUTA), относительно индивидуальных значений перед серией эксперимента. Однако сравнение данных, полученных в сессии “плацебо”, сгладило эффект влияния ГМУ на изменения вышеупомянутых белков. Полученные результаты, могут означать либо отсутствие влияния ГМУ при непродолжительном воздействии и отсутствие накопительного эффекта, либо являются недостоверными из-за недостаточной численности выборки испытуемых.

Ключевые слова

гипомагнитные условия, здоровые добровольцы, протеомика, хромато-масс-спектрометрия, сухие пятна крови.

Список литературы

Zhadin M.N. Review of russian literature on biological action of DC and low-frequency AC magnetic fields // Bioelectromagnetics. 2001. V. 22. № 1. P. 27.
Xue X., Ali Y.F., Luo W. et al. Biological Effects of Space Hypomagnetic Environment on Circadian Rhythm // Front. Physiol. 2021. V. 12. P. 643943.
Binhi V.N. Theoretical concepts in magnetobiology // Electro Magnetobiol. 2001. V. 20. № 1. P. 43.
Wang X., Jing C., Selby C.P. et al. Comparative properties and functions of type 2 and type 4 pigeon cryptochromes // Cell. Mol. Life Sci. 2018. V. 75. № 24. P. 4629.
Binhi V.N., Prato F.S. Biological effects of the hypomagnetic field: An analytical review of experiments and theories // PLoS One. 2017. V. 12. № 6. P. e0179340.
Breus T.K., Binhi V.N., Petrukovich A.A. Magnetic factor of the solar terrestrial relations and its impact on the human body: physical problems and prospects for research // Physics–Uspekhi. 2016. V. 59. № 5. P. 502.
Zhang B., Tian L. Reactive Oxygen Species: Potential Regulatory Molecules in Response to Hypomagnetic Field Exposure // Bioelectromagnetics. 2020. V. 41. № 8. P. 573.
Цетлин В.В., Зотин А.А., Мойса С.С. Влияние изменения магнитного поля на развитие роговой катушки Planorbarius corneus (Gastropoda, Planorbidae) // Авиакосм. и экол. мед. 2014. Т. 48. № 3. С. 36. Tsetlin V.V., Zotin A.A., Moisa S.S. [Effect of altered magnetic field on the development of great ramshorn Planorbarius corneus (gastropoda, planorbidae)] // Aviakosm. Ekolog. Med. 2014. V. 48. № 3. Р. 36.
Baek S., Choi H., Park H. et al. Effects of a hypomagnetic field on DNA methylation during the differentiation of embryonic stem cells // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 1333.
Sarimov R.M., Binhi V.N., Milyaev V.A. The influence of geomagnetic field compensation on human cognitive processes // Biophysics. 2008. V. 53. № 5. P. 433.
Zhang B., Wang L., Zhan A. et al. Long-term exposure to a hypomagnetic field attenuates adult hippocampal neurogenesis and cognition // Nat. Commun. 2021. V. 12. № 1. P. 1174.
Ciorba D., Morariu V.V. Life in zero magnetic field. III. Activity of aspartate aminotransferase and alanine aminotransferase during in vitro aging of human blood // Electro Magnetobiol. 2001. V. 20. № 3. P. 313.
Ciortea L.I., Morariu V.V., Todoran A., Popescu S. Life in zero magnetic field. III. Effect on zinc and copper in human blod serum during in vitro aging // Electro Magnetobiol. 2001. V. 20. № 2. P. 127.
Куликов В.Ю., Козяева Е.А., Тимофеева Ю.С., Емельяненко Т.А. Осмотическая резистентность эритроцитов в ослабленном геомагнитном поле и при действии дигоксина in vitro // Медицина и образование в Сибири. 2010. № 3. С. 10. Kulikov V.Y., Kozyaeva E.A., Timofeeva Y.S., Emeliyanenko T.A. Erythrocytes osmotic resistance in a weakened geomagnetic field and under the action of digoxin in vitro // J. Sib. Med. Sci. 2010. № 3. P. 10.
Martino C.F., Perea H., Hopfner U. et al. Effects of weak static magnetic fields on endothelial cells // Bioelectromagnetics. 2010. V. 31. № 4. P. 296.
Gurfinkel Y.I., At’kov O.Y., Vasin A.L. et al. Effect of zero magnetic field on cardiovascular system and microcirculation // Life Sci. Space Res. (Amst). 2016. V. 8. P. 1.
Каширина Д.Н., Пастушкова Л.Х., Бржозовский А.Г. и др. Исследование белкового профиля плазмы в сопоставлении с биохимическими параметрами крови добровольцев в 21-суточной антиортостатической гипокинезии // Физиология человека. 2020. Т. 46. № 4. С. 88. Kashirina D.N., Pastushkova L.Kh., Brzhozovskiy A.G. et al. Research of the plasma protein profile in comparison with the biochemical parameters of blood of volunteers in a 21-day head down bed rest // Human Physiology. 2020. V. 46. № 4. P. 423.
Rajendran A., Vaidya K., Mendoza J. et al. Functional annotation of ABHD14B, an orphan serine hydrolase enzyme // Biochemistry. 2020. V. 59. № 2. P. 183.
Fong S.T., Camakaris J., Lee B.T. Molecular genetics of a chromosomal locus involved in copper tolerance in Escherichia coli K-12 // Mol. Microbiol. 1995. V. 15. № 6. P. 1127.
Liang D., Nunes-Tavares N., Xie H.Q. et al. Protein C-utA undergoes an unusual transfer into the secretory pathway and affects the folding, oligomerization, and secretion of acetylcholinesterase // J. Biol. Chem. 2009. V. 284. № 8. P. 5195.
Zhao Y., Wang Y., Hu J. et al. CutA divalent cation tolerance homolog (Escherichia coli) (CUTA) regulates β-cleavage of β-amyloid precursor protein (APP) through interacting with β-site APP cleaving protein 1 (BACE1) // J. Biol. Chem. 2012. V. 287. № 14. P. 11141.
Xu F., Zhu J., Chen Y. et al. Physical interaction of tropomyosin 3 and STIM1 regulates vascular smooth muscle contractility and contributes to hypertension // Biomed. Pharmacother. 2021. V. 134. P. 111126.
Wolfenson H., Meacci G., Liu S. et al. Tropomyosin controls sarcomere-like contractions for rigidity sensing and suppressing growth on soft matrices // Nat. Cell Biol. 2016. V. 18. № 1. P. 33.
Kee A.J., Yang L., Lucas C.A. et al. An actin filament population defined by the tropomyosin Tpm3.1 regulates glucose uptake // Traffic. 2016. V. 17. № 1. P. 80.
Mo W.C., Zhang Z.J., Wang D.L. et al. Shielding of the geomagnetic field alters actin assembly and inhibits cell motility in human neuroblastoma cells // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 22624.
Chesny D.L., Levin G.A., Persons L.E., Durrance S.T. Galactic cosmic ray shielding using spherical field-reversed array of superconducting coils // J. Spacecraft and Rockets. 2020. V. 57. № 6. P. 1222.
Zhang Z., Xue Y., Yang J. et al. Biological Effects of Hypomagnetic Field: Ground-Based Data for Space Exploration // Bioelectromagnetics. 2021. V. 42. № 6. P. 516.