In silico исследование молекулярных механизмов токсичности наночастиц оксидов железа на Heterosigma Akashiwo и Porphyridium Purpureum
Том 5 № 4(18) (2025), Экология
Том 5 № 4(18) (2025)

In silico исследование молекулярных механизмов токсичности наночастиц оксидов железа на Heterosigma Akashiwo и Porphyridium Purpureum

Экология
https://doi.org/10.37816/2713-0789-2025-5-4(18)-38-53
Опубликован 31.12.2025
Константин Юрьевич Кириченко
Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, Дальневосточный федеральный университет
https://orcid.org/0000-0002-2715-3758
Игорь Эдуардович Памирский
Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, Научно-образовательный центр Высшая инженерная школа агробиотехнологий Томского государственного университета
https://orcid.org/0000-0002-9427-2036
Эдуард Андреевич Тимофеев
Амурская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения России
Данил Дмитриевич Котельников
Федеральный исследовательский центр Всероссийский научно-исследовательский институт сои
Павел Дмитриевич Тимкин
Федеральный исследовательский центр Всероссийский научно-исследовательский институт сои
Владислава Николаевна Волкова
Дальневосточный федеральный университет
Алексей Сергеевич Холодов
Дальневосточный геологический институт ДВО РАН
Кирилл Сергеевич Голохваст
Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, Научно-образовательный центр Высшая инженерная школа агробиотехнологий Томского государственного университета
pdf
pdf (English)

Ключевые слова

Наночастицы
молекулярный докинг
оксид железа
металлопротеиназа FtsH
пирофосфатаза
белки фотосистемы

Категории

Как цитировать

Кириченко, К. Ю., Памирский, И. Э., Тимофеев, Э. А., Котельников, Д. Д., Тимкин, П. Д., Волкова, В. Н., Холодов, А. С., & Голохваст, К. С. (2025). In silico исследование молекулярных механизмов токсичности наночастиц оксидов железа на Heterosigma Akashiwo и Porphyridium Purpureum. Industrial Processes and Technologies, 5(4(18), 38–53. https://doi.org/10.37816/2713-0789-2025-5-4(18)-38-53
ACM ABNT Chicago Harvard IEEE MLA Turabian Vancouver

Скачать ссылку

Endnote/Zotero/Mendeley (RIS) BibTeX
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC

Аннотация

Статья посвящена взаимодействию наночастиц, образующихся в процессе подводной сварки в морской воде акватории залива Аякс Японского моря, мембранных белков и ферментов микроводорослей. Изучение взаимодействия между белками и наночастицами смоделировано методом молекулярного докинга. Представлены результаты молекулярных взаимодействий между наночастицами Fe2O3 и FeO (размером 1.5, 2 и 2.5 нм) и белками-мишенями водорослей Heterosigma akashiwo (АТФ-зависимая цинковая металлопротеиназа FtsH, инозин трифосфат пирофосфатаза, белок D1 фотосистемы II, УМФ-ЦМФкиназа) и Porphyridium purpureum (АТФ-зависимая цинковая металлопротеиназа FtsH, белок D1 фотосистемы II, бета-цепь R-фикоцианина-1). Исследование демонстрирует образование стабильных комплексов наночастица–белок с энергиями связи в диапазоне от –13.3 до –7.43 ккал/моль для Fe2O3 и от –9.28 до –6.53 ккал/моль для FeO. Обсуждаются предполагаемые токсикологические эффекты.

Работа поддержана Программой развития
Томского государственного университета (Приоритет 2030)

https://doi.org/10.37816/2713-0789-2025-5-4(18)-38-53
pdf
pdf (English)

Библиографические ссылки

Madatov N. M. Svarka i rezka metallov pod vodoy [Welding and Cutting of Metals under Water. Moscow: International Journal of Machine Engineering]. Mezhdunarodnyy zhurnal mashinostroeniya [International Journal of Mechanical Engineering], 1975, pp. 4-9. (In Russ.).

SpetsElectrode LLC. Razvitie podvodnoy svarki. Perspektivy [Development of underwater welding. Prospects], 2023. URL: https://www.spetselectrode.ru/download/Razvitie_podvodmoy_svarki/1.htm (In Russ.).

Kirichenko K. Y. et al. Ecotoxicological assessment of underwater welding impact during the construction of marine pipelines. In: Advances in Raw Material Industries for Sustainable Development Goals. London: Taylor & Francis Group, 2021, 528 p.

Lokhov A. S. et al. Izmerenie kharakteristik vzveshennykh chastits Barentseva morya IN SITU s pomoshch'yu lazernogo diffraktometra LISST-deep [In situ measurement of suspended particle characteristics in the Barents Sea using a LISST-deep laser diffractometer]. Okeanologiya [Oceanology], 2020, vol. 60, no. 5, pp. 747-776. (In Russ.) DOI: 10.31857/S0030157420050159

Pikula K. et al. The Impact of Metal-Based Nanoparticles Produced by Different Types of Underwater Welding on Marine Microalgae. Toxics, 2023, vol. 11, no. 2, 105. DOI: 10.3390/toxics11020105

Rohde R., Muller R. Air Pollution in China: Mapping of Concentrations and Sources. PLOS ONE, 2015, vol. 10, no. 8, e0135749. DOI: 10.1371/journal.pone.0135749

BIOVIA, Dassault Systèmes. Material Studio. San Diego: Dassault Systèmes, 2020.

Blaginin A. L. et al. Iz opyta organizatsii avtomatizirovannogo sbora dannykh v Tomskom universitete [From the experience of organizing automated data collection at Tomsk University]. Bol'shie dannye i problemy obshchestva [Big Data and Society's Problems]. Tomsk: Izdatel'stvo Tomskogo gosudarstvennogo universiteta [Tomsk State University Publishing House], 2022, pp. 34-46. (In Russ.) EDN: MYQNAL

Kato Y., Sakamoto W. FtsH protease in the thylakoid membrane: Physiological functions and the regulation of protease activity. Frontiers in Plant Science, 2018, vol. 9, 855. DOI: 10.3389/fpls.2018.00855

Inagaki N. Processing of D1 Protein: A Mysterious Process Carried Out in Thylakoid Lumen. International Journal of Molecular Sciences, 2022, vol. 23, no. 5, 2520. DOI: 10.3390/ijms23052520

Morya S. et al. Potential protein phycocyanin: an overview on its properties, extraction, and utilization. International Journal of Food Properties, 2023, vol. 26, pp. 3160-3176. DOI: 10.1080/10942912.2023.2271686

Zamzami M. A. Inosine triphosphate pyrophosphatase (ITPase): functions, mutations, polymorphisms and its impact on cancer therapies. Cells, 2022, vol. 11, no. 3, 384. DOI: 10.3390/cells11030384

Chen F. et al. UMP kinase activity is involved in proper chloroplast development in Rice. Photosynthesis Research, 2018, vol. 137, pp. 53-67. DOI: 10.1007/s11120-017-0477-5

Maestro. New York: Schrödinger, LLC, 2021. URL: https://www.schrodinger.com/platform/products/maestro.

Morris G. et al. Autodock4 and AutoDockTools4: automated docking with selective receptor flexibility. Journal of Computational Chemistry, 2009, vol. 30, no. 16, pp. 2785-2791. DOI: 10.1002/jcc.21256

Pamirskiy I. E. et al. Issledovanie molekulyarnykh mekhanizmov svyazyvaniya gerbitsidov s belkami-mishenyami sornykh rasteniy metodami in silico [Study of molecular mechanisms of herbicide binding to target proteins of weeds using in silico methods]. Rossiyskaya selskokhozyaystvennaya nauka [Russian Agricultural Science], 2023, no. 3, pp. 36-43. (In Russ.) DOI: 10.31857/S2500262723030079

Schrödinger L., DeLano W. PyMOL, 2020. URL: http://www.pymol.org/pymol.

Baskin I. I., Palyulin V. A., Zefirov N. S. Molekulyarnoe modelirovanie retseptorov fiziologicheski aktivnykh veshchestv dlya tseley meditsinskoy khimii [Molecular modeling of receptors for physiologically active substances for medicinal chemistry purposes]. Uspekhi khimii [Russian Chemical Reviews], 2009, vol. 78, no. 6, pp. 539-557. (In Russ.). EDN: KHOYLD

Morehouse J., Baker T., Sauer R. FtsH degrades dihydrofolate reductase by recognizing a partially folded species. Protein Science, 2022, vol. 31, e4410. DOI: 10.1002/pro.4410

Lei C. et al. Toxicity of iron-based nanoparticles to green algae: Effects of particle size, crystal phase, oxidation state and environmental aging. Environmental Pollution, 2016, vol. 218, pp. 505‑512. DOI: 10.1016/j.envpol.2016.07.030

Nowicka B. Heavy metal-induced stress in eukaryotic algae-mechanisms of heavy metal toxicity and tolerance with particular emphasis on oxidative stress in exposed cells and the role of antioxidant response. Environmental Science and Pollution Research, 2022, vol. 29, pp. 16860‑16911. DOI: 10.1007/s11356-021-18419-w

Saxena P., Sangela V., Harish. Toxicity evaluation of iron oxide nanoparticles and accumulation by microalgae Coelastrella terrestris. Environmental Science and Pollution Research, 2020, vol. 27, pp. 19650-19660. DOI: 10.1007/s11356-020-08441-9

Odaudu O., Akinsiku A. Toxicity and cytotoxicity effects of selected nanoparticles: A Review. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2022, vol. 1054, 012007. DOI: 10.1088/1755-1315/1054/1/012007

Garg N., Manchanda G. Ros generation in plants: Boon or Bane? Plant Biosystems, 2009, vol. 143, no. 1, pp. 81-96. DOI: 10.1080/11263500802633626

Rezayian M., Niknam V., Ebrahimzadeh H. Oxidative damage and antioxidative system in algae. Toxicology Reports, 2019, vol. 6, pp. 1309-1313. DOI: 10.1016/j.toxrep.2019.10.001

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Copyright (c) 2025 Industrial processes and technologies