Статья
Adaptable Lipid Matrix Promotes Protein-Protein Association in Membranes
The cell membrane is "stuffed" with proteins, whose transmembrane (TM) helical domains spontaneously associate to form functionally active complexes. For a number of membrane receptors, a modulation of TM domains' oligomerization has been shown to contribute to the development of severe pathological states, thus calling for detailed studies of the atomistic aspects of the process. Despite considerable progress achieved so far, several crucial questions still remain: How do the helices recognize each other in the membrane? What is the driving force of their association? Here, we assess the dimerization free energy of TM helices along with a careful consideration of the interplay between the structure and dynamics of protein and lipids using atomistic molecular dynamics simulations in the hydrated lipid bilayer for three different model systems - TM fragments of glycophorin A, polyalanine and polyleucine peptides. We observe that the membrane driven association of TM helices exhibits a prominent entropic character, which depends on the peptide sequence. Thus, a single TM peptide of a given composition induces strong and characteristic perturbations in the hydrophobic core of the bilayer, which may facilitate the initial "communication" between TM helices even at the distances of 20-30 Å. Upon tight helix-helix association, the immobilized lipids accommodate near the peripheral surfaces of the dimer, thus disturbing the packing of the surrounding. The dimerization free energy of the modeled peptides corresponds to the strength of their interactions with lipids inside the membrane being the lowest for glycophorin A and similarly higher for both homopolymers. We propose that the ability to accommodate lipid tails determines the dimerization strength of TM peptides and that the lipid matrix directly governs their association. © 2015 American Chemical Society.
Natural polycationic membrane-active peptides typically lack disulfide bonds and exhibit fusion, cell-penetrating, antimicrobial activities. They are mostly unordered in solution, but adopt a helical structure, when bound to phospholipid membranes. Structurally different are cardiotoxins (or cytotoxins, СTs) from cobra venom. They are fully b-structured molecules, characterized by the three-finger fold (TFF). Affinity of CTs to lipid bilayer was shown to depend on amino acid sequence in the tips of the three loops. In the present review, CT-membrane interactions are analyzed through the prism of data on binding of the toxins to phospholipid liposomes and detergent micelles, as well as their structural and computational studies in membrane mimicking environments. We assess different hydrophobicity scales to compare membrane partitioning of various CTs and their membrane effects. A comparison of hydrophobic/hydrophilic properties of CTs and linear polycationic peptides provides a key to their biological activity and reveal rationality for design of new membrane-interacting compounds. Finally, since the viewpoint of the data obtained on model lipid membranes, cytotoxic activity of CTs against cancer cells is discussed.
Molecular-level knowledge of the thermodynamic, structural, and transport properties of water confined by interfaces and nanopores of various materials is crucial for quantitative understanding and prediction of many natural and technological processes, including carbon sequestration, water desalination, nuclear waste storage, cement chemistry, fuel cell technology, etc. Computational molecular modeling is capable to significantly complement the experimental investigations of such systems by providing invaluable atomic-scale information leading to improved understanding of the specific effects of the substrate structure and composition on the structure, dynamics and reactivity of interfacial and nano-confined aqueous solutions. This paper offers a brief overview of recent efforts to quantify some of these effects for individual H2O molecules and hydrated ions confined at the interfaces and in nanopores of several typical hydrophilic and hydrophobic materials. The first molecular layer of aqueous solution at all substrates is often highly ordered, indicating reduced translational and orientational mobility of the H2O molecules. This ordering cannot be simply described as “ice-like”, but rather resembles the behavior of supercooled water or amorphous ice, although with very significant substrate-specific variations.
In this work, we perform coexistence simulations of methane hydrates for pressures up to 5000 bar for different water models. We calculate the kinetic stability boundary of the superheated metastable sI structure and analyze the effects of the heating rate, system size and cage occupancy. We also report molecular dynamics simulation of several possible structuresfor the new hydrogen hydrate clathrate. We show the strength of molecular simulation as a supplement tool for the analysis of experimental data. © 2015 by Nova Science Publishers, Inc. All rights reserved.
Cooling of tokamak boundary plasma owing to radiation of non-fully stripped lithium ions is considered as a promising way for protection of plasma facing elements (PFE) in tokamak. It may be effectively realized when the main part of lithium ions are involved in the closed circuit of migration between plasma and PFE surface. Such an approach may be implemented with the use of lithium device whose hot (500-600 °C) area to be effected by plasma serves as a Li-emitter and the cold part (∼180 °C) as a Li-collector in the shadow. Capillary-pore system (CPS) provides the returning of collected and condensed lithium to emitting zone by capillary forces. The main goals of the last T-11M lithium experiments were investigating Li ions transport in the tokamak scrape of layer (SOL) and their collecting by different kinds of limiters. The design of devices based on lithium CPS with different ratio of emitting/collecting area is the main subject of this paper. © 2015 The Authors.
В материалах конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов представлены тезисы докладов по следующим направлениям: математика и компьютерное моделирование; информационно-коммуникационные технологии; автоматизация проектирования, банки данных и знаний, интеллектуальные системы; компьютерные образовательные продукты; информационная безопасность; электроника и приборостроение; производственные технологии, нанотехнологии и новые материалы; информационные технологии в экономике, бизнесе и инновационной деятельности; инновационные технологии в дизайне. Материалы конференции могут быть полезны для преподавателей, студентов, научных сотрудников и специалистов, специализирующихся в области прикладной математики, информационно-коммуникационных технологий и электроники.
Пособие представляет собой лекции по вариационному исчислению. Предлагаемому курсу лекций соответствует сборник задач, который содержится в учебном пособии.
Конференции ИТНТ-2018 проводится с целью предоставления возможности научных дискуссий и обсуждения результатов фундаментальных и прикладных исследований в области информационных технологий и нанотехнологий, привлечения молодежи в сферу передовых научных исследований, обмена опытом научнообразовательной деятельности при подготовке ИТНТ-специалистов. Тематика Конференции ИТНТ-2018 охватывает широкий круг областей применения информационных технологий в науке и высокотехнологичных отраслях промышленности. Основными направлениями работы Конференции ИТНТ-2018 являются: • Компьютерная оптика и нанофотоника о дифракционная оптика; о планарные оптические структуры; о оптические системы формирования изображений; о гиперспектральные изображающие системы; о нанофотоника; о волоконная оптика; • Обработка изображений и дистанционное зондирование Земли о обработка и анализ данных дистанционного зондирования Земли; о цифровая обработка изображений; о анализ движения; о реконструкция сцены о обработка и анализ данных дистанционного зондирования Земли; о защита мультимедиа и встраивание информации; о геоинформатика; • Математическое моделирование физико-технических процессов и систем о математическое моделирование информационных процессов; о математическое моделирование физических процессов и явлений; о математическое моделирование технических систем • Наука о данных о анализ данных; о машинное обучение; о безопасность, криптография; о высокопроизводительные вычисления. Одним из приоритетных направлений работы Конференции ИТНТ-2018 является образовательный аспект, заключающийся в предоставлении студентам и молодым ученым возможности ознакомиться с новейшими научными достижениями по тематике Конференции, а также с уникальным научным оборудованием и лабораторной базой Самарского университета, используемой для реализации современных научных проектов. В рамках Конференции проводится Молодежная школа, где молодые ученые и студенты получат возможность повысить свой профессиональный уровень и опубликовать свои научные результаты, в том числе в изданиях CEUR Workshop Proceedings (индексируется в Scopus) и Journal of Physics: Conference Series (индексируется в Web of Science).
В основе настоящего учебного пособия лежит специальный курс по выбору студента, прочитанный автором на механико - математическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова в 2010-2012 учебных годах. Пособие знакомит читателя с методом параметрикса и его дискретным аналогом, развитым в самое последнее время автором пособия и его коллегами-соавторами. Оно объединяет воедино материал, который ранее содержался только в ряде журнальных статей. Не стремясь к максимальной общности изложения, автор ставил целью продемонстрировать возможности метода при доказательстве локальных предельных теорем о сходимости марковских цепей к диффузионному процессу и при получении двусторонних оценок типа Аронсона для некоторых вырожденных диффузий.
Эта публикация представляет собой сборник отдельных статей "Третьей Международной конференции по динамике информационных систем», которая состоялась в университете Флориды, 16-18 февраля 2011 года. Цель данной конференции заключалась в том, чтобы собрать вместе ученых и инженеров из промышленности, правительства и научных кругов, чтобы они смогли обменяться новыми открытиями и результатами в вопросах, имеющих отношение к теории и практике динамики информационных систем. Динамика информационных систем: математическое открытие представляет собой современное исследование и предназначается студентам – аспирантам и исследователям, которые интересуются самыми последними открытиями в информационной теории и динамичных системах. Ученые других дисциплин могут также получить пользу от применения новых разработок в своих областях исследований.
Статьи данного сборника написаны на основе докладов, сделанных в 2011 г. на социологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова на заседании XIV Междисциплинарного ежегодного научного семинара "Математическое моделирование социальных процессов" им. Героя Социалистического труда академика А.А. Самарского.
Издание предназначено для научных сотрудников, преподавателей, учащихся вузов и научных учреждений РАН, интересующихся проблемами, разработкой и внедрением методологии математического моделирования социальных процессов.