Навуковыя дасягненні і распрацоўкі

– Усталяваны новыя біяфізічныя механізмы рэгуляцыі актыўнасці пратэому ў норме і пры паталогіі, якія рэалізоўваюцца шляхам пераўтварэнняў структурна-дынамічнага стану бялкоў на фоне адноснай сталасці іх складу;
– Прапанавана схема спалучэння паміж унутрымалекулярнай дынамікай, канфармацыей і функцыянальнай актыўнасцю бялку. Устаноўлена, што шляхам зрухаў унутрымалекулярнай дынамікі дасягаюцца градуальныя (плыўныя) змены актыўнасці бялку, а канфармацыйныя пераходы забяспечваюць магчымасць дыскрэтнага (ступеністага) пераключэння рэжыму яго функцыянавання. Паказана існаванне аптымальных для функцыянавання бялку амплітуды і частоты раўнаважкіх рухаў структуры бялку;
– Прапанавана флуктуацыйная мадэль фермент-субстратнага ўзаемадзеяння. У адрозненне ад агульнапрынятых мадэляў «ключ-замок» Фішэра і «індуктаванай адпаведнасці» Кошланда, флуктуацыйная мадэль заснавана на ўліку ролі ўнутрымалекулярнай дынамікі ў працэсах звязвання субстрата актыўным цэнтрам фермента, дэстабілізацыі кавалентных сувязяў субстрату, вызвалення прадуктаў рэакцыі;
– Выяўлены новыя механізмы ўздзеяння на актыўнасць ферментаў іённай сілы і рН асяроддзя, якія рэалізуюцца праз зрухі павольнай унутрымалекулярнай дынамікі бялку;
– Сфармулявана і эксперыментальна абгрунтавана канцэпцыя аб магчымасці існавання бялку ў некалькіх тэрмадынамічна стабільных часткова згорнутых станах, якія адрозніваюцца па глыбіні структурных пераўтварэнняў і ступені мадыфікацыі функцыянальнай актыўнасці;
– Распрацаваны новы метад вывучэння павольнай (міллісекунднай) унутрымалекулярнай дынамікі структуры мембранных бялкоў in situ, заснаваны на рэгістрацыі кінэтычных параметраў трыптафанавай фасфарэсцэнцыі пры пакаёвай тэмпературы бялкоў;
– Выяўленыя кантрасныя адрозненні павольнай унутрымалекулярнай дынамікі перыферычных і інтэгральных бялкоў эрытрацытарных мембран. Устаноўлены ўплыў бялок-бялковых і бялок-ліпідных узаемадзеянняў на павольную ўнутрымалекулярную дынаміку мембранных бялкоў;
– Паказана, што абмежаваная ў параўнанні з большасцю водарастваральных бялкоў павольная ўнутрымалекулярная дынаміка мембранных бялкоў абумоўлена павышаным утрыманнем у іх жорсткіх α-спіраляў і β-структур, наяўнасцю бялковых асацыятаў, ізаляцыяй макрамалекул ад воднага акружэння ў складзе ліпіднага біслою;
– Устаноўлена, што змены павольнай унутрымалекулярнай дынамікі мембранных бялкоў, нароўні з іх канфармацыйнымя перабудовамі, граюць важную ролю ў працэсах унутрыклеткавай сігналізацыі і пераўтварэнні знешніх сігналаў (стымулаў) у функцыянальныя адказы клеткі;
– Выяўлена сувязь паміж зменамі павольнай унутрымалекулярнай дынамікі мембранных бялкоў клеткі і развіццём паталогіі. Выяўлены рознанакіраваныя зрухі структурна-дынамічнага стану мембранных бялкоў лімфацытаў хворых анкалагічнымі і аўтаімуннымі захворваннямі. Устаноўлена, што агрэгацыя бялкоў тканіны крышталіка пры катаракце спалучаная з абмежаваннем унутрымалекулярнай дынамікі структуры макрамалекул;
– Распрацаваны новы метад аналізу прадуктаў перакіснага акіслення ліпідаў (ПАЛ) у біялагічных мембранах in situ, заснаваны на рэгістрацыі спектральных і кінэтычных параметраў фасфарэсцэнцыі пры пакаёвай тэмпературы прадуктаў ПАЛ;
– Праведзены інгібітарны аналіз механізмаў дзеяння серыновых пратэаз (трамбін, трыпсін, α-хіматрыпсін) у нізкіх канцэнтрацыях на агрэгацыйную актыўнасць трамбацытаў ва ўмовах блакавання фосфаліпазы З, цыклааксігеназы, ліпааксігеназы і кальмадулін-залежных ферментаў. Паказана, што прадукты гідролізу фосфоінозітыдаў і метабалізму арахідоновой кіслаты ўцягнутыя ў працэсы агрэгацыі трамбацытаў пры дзеянні серынавых пратэаз;
– Выяўлена, што здольнасць да пратэаза-індукаванай агрэгацыі трамбацытаў цяжарных з гестозам зніжаецца ў параўнанні з няўскладненай цяжарнасцю;
– Устаноўлены біяфізічныя механізмы ўзаемадзеяння дэндрымераў з бялкамі. Паказана, што звязванне «дэндрымер-бялок» адбываецца пераважна на паверхні бялковай глобулы і вызначаецца электрастатычнымі ўзаемадзеяннямі паміж зараджанымі групамі дэндрымера і амінакіслотнымі рэшткамі бялку. Інтэнсіўнасць узаемадзеяння паміж дэндрымерамi і бялкамі вызначаецца не толькі тыпам дэндрымера і выглядам яго паверхневых груп, але і зарадам, і жорсткасцю структуры бялковай макрамалекулы;
– Паказана, што дэндранiзаваныя залатыя наначасціцы, як перспектыўныя кандыдаты для біямедыцынскага прымянення, здольныя істотна ўплываць на структурныя і функцыянальныя ўласцівасці бялкоў плазмы крыві – сыроватачнага альбуміна чалавека і альфа-мiкраглабулiна чалавека;
– Выяўлены механізмы ўзаемадзеяння дэндрымераў з праапаптатычнымi мiРНК (siBcl2, siBCl-XL, siMcl-1), якія могуць выкарыстоўвацца для распрацоўкі асноў геннай тэрапіі злаякасных новаўтварэнняў;
– Праведзены комплекс даследаванняў па магчымасці прымянення карбаксілановых і фосфарных дэндрымераў у якасці носьбітаў антывірусных АДН і міРНК, накіраваных супраць віруса імунадэфіцыту чалавека (ВІЧ);
– Праведзены мадэльныя даследаванні па магчымасці звязвання дэндрымерамі розных рэчываў, на аснове якіх выказана гіпотэза аб магчымасці прымянення дэндрымераў для звязвання эндагенных і экзагенных таксінаў;
– Паказана магчымасць прымянення поліамідаамінных дэндрымераў ў якасці звазваючых агентаў пры павышэнні ўзроўню білірубіну пры розных захвораваннях (гіпербілірубінэмія, гепатыты);
– Устаноўлена, што полілізінавыя дэндрымеры валодаюць антымікробнай актыўнасцю супраць грам-пазітыўных (Staphylococcus aureus) і грам-негатыўных (Escherichia coli) бактэрый, а таксама супраць грыбных патагенаў (Candida Albicans).
– Сумесна з БДУІР (лабараторыя «Інтэграваныя мікра- і нанасістэмы») і замежнымі калегамі (Лабараторыя каардынацыйнай хіміі CRNS, Тулуза, Францыя) распрацаваны наначасціцы на аснове графена, аксіду жалеза, срэбра і саліцылавай кіслаты, здольныя праяўляць антыаксідантную актыўнасць і супрацьпухліннае дзеянне ў комплексе з лекавымі прэпаратамі або міРНК на злаякасныя клеткі.

Па распрацоўкам лабараторыі атрымана 12 аўтарскіх пасведчанняў і патэнтаў, ажыцяўлена больш за 30 укараненняў распрацовак у практыку.

У.М. Мажуль з сааўт. распрацаваў метад павышэння функцыянальнай актыўнасці мікраарганізмаў шляхам мадыфікацыі структурна-дынамічнага стану клеткавых бялкоў і замены дынамічных міжклеткавых кантактаў на статычныя пры імабілізацыі клетак на нітках палімерных валокнаў (абаронены аўтарскім пасведчаннем). Укараненне гэтага метаду ў канцы 80-х гадоў на 25 льнозаводах Беларусі, а таксама шматлікіх льнозаводах Расіі і Літвы дазволіла ў 2 разы знізіць выдаткі электраэнергіі ў працэсе рэгенерацыі тэхналагічнай вадкасці пры мочцы лёну, значна паскорыць працэс яе рэгенерацыі, палепшыць якасць ільновалакну, палегчыць умовы працы і атрымаць у канчатковым выніку значны эканамічны эфект (каля 8 мільёнаў савецкіх рублёў). За распрацоўку метаду і ўкараненне яго ў льноперапрацоўчых галінах лёгкай прамысловасці В.М. Мажуль быў уганараваны прэміяй АН БССР (1990).
1. Мажуль У.М., Галец І.В., Зайцава Е.М., Шчарбін Д.Р., Чэкіна А.Ю. «Спосаб абароны тканін вачэй ад фотапашкоджанняў», патэнт BY 9799 С1 ад 2007.10.30.;
2. Мажуль У.М., Чарнавец Т.С., Сідарэнка В.І., Піскунова І.П., «Спосаб вызначэння ступені цяжару гестозу», патэнт BY 10282 С1 ад 2008.02.28.;
3. Мажуль У.М., Галец І.В., Шчарбін Д.Р., Чэкіна А.Ю. «Спосаб дыягностыкі ўзроставай катаракты», патэнт BY 16103 С1 ад 2011.02.28.;
4. Кабашнікава Л.Ф., Абрамчык Л.М., Шчарбін Д.Р., Дзеравінскій А.В., Самусь В.А., Леўшуноў В.А., Круль Л.П., Фаміна Е.К. «Спосаб укаранення тронкаў пладовых культур», патэнт BY 16462 С1 ад 2012.10.30.;
5. Пададзена заяўка № PCT/IB2017/000886 на міжнародны патэнт «Synthesis of new phosphorus dendrimers and use thereof» J.-P. Majoral, E. Apartsin, A. Venyaminova, M. Bryszewska, M. Ionov, D. Shcharbin, V. Dzmitruk, A. Ihnatsyeu-Kachan;
6. Распрацоўка «Спосаб прагназавання гестозу і ступені яго цяжару» укаранена ў аддзяленні акушэрства 6-ай клінічнай бальніцы г. Мінск у студзені 2005 г.;
7. Распрацоўка «Фасфарэсцэнтны спосаб вывучэння ўнутрымалекулярнай дынамікі бялкоў» укаранена ў Інстытуце біяхіміі ім. А.М. Баха РАН (лабараторыя ферментных сістэм) у студзені 2005 г.;
8. Распрацоўка «Даследаванне заканамернасцяў функцыянальных і дэнатурацыйных пераходаў бялкоў у часткова-згорнутых станах» укаранёна ў Інстытут біяарганічнай хіміі НАН Беларусі (лабараторыя хіміі бялковых гармонаў) у студзені 2005 г.;
9. Распрацоўка «Фасфарэсцентны спосаб вывучэння ўнутрымалекулярнай дынамікі бялкоў» укаранёна ў Саратаўскі дзяржаўны тэхнічны ўніверсітэт (лабараторыя спектральнага аналізу) у чэрвені 2005 г., у Інстытут цыталогіі РАН (група структурнай дынамікі і фолдінгу бялку) у чэрвені 2005 г.;
10. Распрацоўка «Метад трыптафанавай фасфарэсцэнцыі пры пакаёвай тэмпературы» укаранёна ў Інстытут фізікі НАН Беларусі (лабараторыя фізікі інфрачырвоных прамянёў) у лютым 2006 г.;
11. Распрацоўка «Канцэпцыя пра існаванне бялкоў у мностве часткова-згорнутых станаў» укаранёна ў Саратаўскі дзяржаўны тэхнічны ўніверсітэт (лабараторыя спектральнага аналізу) у траўні 2006 г.;
12. «Спосаб дыягностыкі гестозу і вызначэння ступені яго цяжару» укаранен у аддзяленне паталогіі цяжарнасці 1-ай гарадской клінічнай бальніцы г. Мінска ў красавіку 2007 г.;
13. Распрацоўка «Унутрымолекулярная дынаміка альбуміна плазмы крыві ў натыўным стане і пры дзеянні фізіка-хімічных фактараў» укаранёна ў навуковым працэсе Інстытута фізіялогіі НАН Беларусі з лютага 2008 г.;
14. «Методыка фарміравання комплексаў на аснове сумесі завісяў (кактэйлі) малых інтэрферэнцыйных РНК (міРНК) з рознымі дэндрымерами і аналіз іх праапаптачычнага дзеяння на жыццяздольнасці пухлінных клетак з выкарыстаннем рэзазурына», акт укаранення № 0304/14-39-2017;
15. «Методыка фарміравання комплексаў на аснове сумесі завісяў (кактэйлі) малых інтэрферэнцыйных РНК (міРНК) з рознымі дэндрымерами і аналіз іх праапаптачычнага дзеяння на жыццяздольнасці пухлінных клетак з выкарыстаннем рэзазурына», акт укаранення ў НДЛ біяаналітычных сістэм, кафедра фізічнага факультэту, Беларускі дзаржаўны ўніверсітэт ад 09.10.2017;

У навучальны працэс укаранены распрацоўкі:

16. Распрацоўка «Фасфарэсцентны аналіз унутрымалекулярнай дынамікі шчэлачнай фасфатазы Escherichia coli» укаранена ў навучальны працэс кафедры біяфізікі фізічнага факультэту Белдзяржуніверсітэту і выкарыстоўваецца падчас лекцый на спецкурсах «Малекулярная біяфізіка» і «Спектральна-фізічныя метады даследвання біяаб’ектаў» з верасня 2004 г.;
17. Распрацоўка «Люмінесцэнтныя метады аналізу структурна-дынамічнага стану бялкоў тканіны крышталіка пры ўзроставай катаракце» укаранена ў навучальны працэс (лекцыі, практычныя заняткі) кафедры вочных хвароб БДМУ (г. Мінск) у верасні 2004 г.;
18. Распрацоўка «Канцэпцыя пра ролю часткова-згорнутых станаў бялкоў тканіны крышталіка ў патагенезе катаракты» укаранена ў навучальны працэс (лекцыі, практычныя заняткі) кафедры вочных хвароб БДМУ (г. Мінск) у снежні 2006 г.;
19. Распрацоўка «Спосаб дыягностыкі гестозу і вызначэння ступені яго цяжару» укаранена ў навучальны працэс (лекцыі) кафедра акушэрства БДМУ (г. Мінск) у красавіку 2007 г.;
20. Распрацоўка «Спосаб абароны тканін вачэй ад фотапашкоджанняў» укаранена ў навучальны працэс (лекцыі, практычныя заняткі) кафедры вочных хвароб БДМУ (г. Мінск) у снежні 2007 г.;
21. Распрацоўка «Унутрымалекулярная дынаміка альбуміна плазмы крыві ў натыўным стане і пры злучэнні лігандаў» укаранена ў навучальны працэс кафедры біяфізікі фізічнага факультэту Белдзяржуніверсітэту і выкарыстоўваецца на спецкурсе «Пратэоміка» з кастрычніка 2007 г.;
22. Распрацоўка «Дэндрымеры і іх прымяненне ў біялогіі і медыцыне» укаранена ў навучальны працэс кафедры біяфізікі БДУ у 2011 г. і выкарыстоўваецца падчас лекцый курса па дысцыпліне «Біяпераўтравальнікі і нанабіяматэрыялы» і «Нанабіятэхналогіі»;
23. Распрацоўка «Эффект сумеснага ўздзеяння цытатаксічных хіміяпрэпаратаў і малых некадуючых РНК, дастаўляемых дэндрымерамі і дэндрымерпадобнымі вектарамі пад час тэрапіі злаякасных новатворванняў», укаранена ў навучальны працэс кафедры агульнай і медыцыйнай фізікі МДЭІ ім. А.Д. Сахарава БДУ ад 01.11.2019 г.;
24. Распрацоўка «Функцыяналізаваныя наначастіцы золата і срэбра як патэнцыйныя невірусныя вектары ў генетычнай тэрапіі злаякасных наватвораў» укаранена ў навучальны працэс кафедры агульнай і медыцыйнай фізікі МДЭІ ім. А.Д. Сахарава БДУ ад 01.11.2019;
25. Распрацоўка «Dendronized Silver nanoparticles as carriers of siRNA in cancer diseases» укаранена ў навучальны працэс кафедры агульнай біяфізікі Лодьскага Ўніверсітэту (г. Лодзь, Польшча) ад 10.12.2019.
26. Распрацоўка “Функцыяналізаваныя наначасціц золата і срэбра як патэнцыйныя невірусныя вектары ў генетычнай тэрапіі злаякасных новаўтварэнняў" укаранёна ў навучальны працэс МГЭІ ім. А.Д. Сахарава БДУ ад 27 студзеня 2020 г.
27. Распрацоўка “Эфект сумеснага дзеяння цытастатычных хіміяпрэпаратаў і малых некадавальных РНК, якія дастаўляюцца дэндрымерамі і дэндрымер-падобнымі вектарамі пры тэрапіі злаякасных новаўтварэнняў" укаранёна ў навучальны працэс МГЭІ ім. А.Д. Сахарава БДУ 27 студзеня 2020 г.
28. Распрацоўка “Метад аналізу ўзаемадзеяння нанакветак з біямалекуламі" ўкаранёна ў навучальны працэс БДУ 8 верасня 2020 г.
29. Распрацоўка “Метад даследавання ўласцівасцей нанапамерных структур, якія ўтвараюцца амфіфільнымі дэндронамі" ўкаранена ў курс лекцый па дысцыпліне «Нанабіясенсары і нанабіяэлектроніка» на кафедры біяфізікі фізічнага факультэта БДУ ад 3 сакавіка 2021 г.