Заключение диссертационного совета (Анализ данных атомно-силовой микроскопии с помощью компьютерного моделирования)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА Д 501.002.11,СОЗДАННОГО НА БАЗЕ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГОБЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА»ПО ДИССЕРТАЦИИНА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТПЕНИ КАНДИДАТА НАУКАттестационное дело № _______________________________Решение диссертационного совета от «17» декабря 2015 г.

№ 25о присуждении Толстовой Анне Павловне, гражданке РоссийскойФедерации, ученой степени кандидата физико-математических наук.Диссертация «Анализ данных атомно-силовой микроскопии с помощьюкомпьютерного моделирования» по специальности 03.01.02 – «Биофизика»принята к защите 9 октября 2015 года, протокол № 23, диссертационнымсоветом Д 501.002.11, созданным на базе Федерального государственногобюджетногообразовательногоучреждениявысшегообразования«Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»,119991, Российская Федерация, Москва, Ленинские горы, д.1.

в соответствиис приказом о создании диссертационного совета №773/нк от 5 ноября 2013 г.Министерства образования и науки Российской Федерации.Соискатель Толстова Анна Павловна, 1987 года рождения. В 2010 годуокончилафизическийбюджетногофакультетобразовательногоФедеральногоучреждениягосударственноговысшегообразования«Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова» поспециальности «Биохимическая физика» и получила квалификацию «физик».Втомжегодупоступилавочную1аспирантуруФедеральногогосударственногообразованиябюджетногообразовательного«Московский государственныйучреждениявысшегоуниверситет имени М.В.Ломоносова» и окончила ее 30 апреля 2015 года.Диссертация выполнена на кафедре биофизики физического факультетаФедерального государственного бюджетного образовательного учреждениявысшего образования «Московский государственный университет имениМ.В. Ломоносова».Научные руководители:Твердислов Всеволод АлександровичДокторфизико-математическихнаукпоспециальности03.01.02-"Биофизика" профессор, заведующий Кафедрой биофизики Физическогофакультета МГУ имени М.В.

ЛомоносоваДубровин Евгений ВладимировичКандидат физико-математических наук по специальности 02.00.06 Высокомолекулярные соединения (физ.-мат. науки)Старший научный сотрудник Кафедры физики полимеров и кристаллов,Физический факультет МГУ имени М.В. ЛомоносоваОфициальные оппоненты:Мазо Михаил Абрамович,кандидат физико-математических наук по специальности 01.04.19 - "физикаполимеров", старший научный сотрудник, руководитель группыкомпьютерного моделирования Федерального государственного бюджетногоучреждения науки «Института химической физики им.

Н.Н.СеменоваРоссийской академии наук».Быстров Владимир Сергеевич,доктор физико-математических наук по специальности 01.04.07 - "Физикатвердоготела",ведущий научныйсотрудник,руководитель группыкомпьютерного моделирования молекулярных наноструктур и биосистемОПИТ Федерального государственного бюджетного учреждения науки«Института математических проблем биологии Российской академии наук».2Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждениенауки Институт биохимической физики им. Н.М.

Эмануэля Российскойакадемии наук, (ИБХФ РАН), 119334, Российская Федерация, г. Москва, ул.Косыгина, д.4, в своем положительном заключении, подписанномдиректором Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАНдоктором химических наук, профессором И.Н. Курочкиным, указала, что:диссертация А.П. Толстовой представляет собой законченное и достаточнополное исследование, результаты и выводы работы обоснованны и нагляднодоказаны, все задачи выполнены;Результаты работы значимы для развития метода атомно-силовоймикроскопии в целом.Выбор ведущей организации и оппонентов обосновывается авторитетностьюи компетентностью назначенных оппонентов и широкой известностьюдостижений ведущей организации в тех областях, которые затрагиваетдиссертация.Соискатель имеет 15 опубликованных работ, в том числе по темедиссертации – 15 работ.

Опубликованных в рецензируемых научныхизданиях, рекомендованных ВАК – 2, в материалах российских имеждународных симпозиумов – 12 работ.В опубликованных работах соискателя отражены все основные результатыдиссертации и положения, выносимые на защиту.Наиболее значимые научные работы по теме диссертации:1. М.Г.

Годзи, А.П. Громова (Толстова), И.В. Оферкин, П.В. Миронов.Можно ли использовать локальную энергетическую минимизацию дляуточнения PDB-структур разного разрешения? // Биофизика , 2009, том54, вып. 4, с. 622-629.2. М.Г. Годзи, А.П. Толстова, И.В. Оферкин. Применение молекулярнойдинамики для интерпретации данных атомно-силовой микроскопии. //Биофизика, 2010, том 55, вып. 3, с. 415-423.3На автореферат диссертации поступили следующие отзывы:1.От доктора физико-математических наук, руководителя группыбиоинформатикиФедеральногогосударственногоучреждения науки Института белка РАН,бюджетногоГалзитской ОксаныВалериановны:«Замечания по автореферату.

Нельзя назвать фибриллой комплекс,состоящий из двух димеров (Рис.6). На рисунке 4 отсутствует рисунок(б), а на рисунке 7 вместо Д приводится рисунок Г. В автореферате несказано какой pdb файл был использован для моделирования лизоцимаи фибриногена»2.От доктора биологических наук, профессора, ведущего научногосотрудникабиологическогофакультетаФедеральногогосударственного бюджетного образовательного учреждения высшегообразования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова», Лопиной Ольги Дмитриевны.3.От доктора биологических наук, ведущего научного сотрудникалаборатории биохимии и молекулярной биологии Федеральногогосударственного автономного образовательного учреждения высшегообразования«НациональныйисследовательскийТомскийгосударственный университет» Плесковой Светланы Николаевны.4.Откандидатабиологическихнаук,младшегонаучногосотрудника Федерального государственного бюджетного учреждениянауки «Института фундаментальных проблем биологии Российскойакадемии наук» Абдуллатыпова Азата Вадимовича:«Несмотря на высокий уровень работы, следует сделать ряд замечаний.Во-первых, из автореферата не ясно, чем лимитировалось времявычисления молекулярной динамики.

Во-вторых, хотелось бы узнать,почему в одних случаях было выбрано силовое поле OPLS, а в других силовые поля Amber99 и CHARMM27. Также работа не лишенаопечаток и стилистических ошибок».45.Откандидаталабораториейфизико-математическихмедицинскихнаук,нанотехнологийгосударственногобюджетногоисследовательскийинститутучреждениязаведующегоФедеральногонаукифизико-химической«НаучномедициныФедерального медико-биологического агенства» Клинова ДмитрияВладимировича.6.От кандидата химических наук, научного сотрудника кафедрывысокомолекулярныхФедеральногосоединенийгосударственногоХимическогобюджетногофакультетаобразовательногоучреждения высшего образования «Московский государственныйуниверситет имени М.В.

Ломоносова».Все отзывы положительные, в них отмечается актуальность диссертационнойработы, научная новизна, достоверность, теоретическая и практическаязначимость результатов. Указано, что имеющие место неточности неснижают достоинств работы. Во всех отзывах отмечено, что диссертацияпредставляет собой законченную научно-квалификационную работу иудовлетворяет всем критериям, предъявляемым к диссертациям на соисканиеученой степени кандидата наук, «Положения о присуждении ученыхстепеней», утвержденного постановлением Правительства РФ от 24 сентября2013 г.

№ 842.Диссертационныйсоветотмечает,чтонаоснованиивыполненныхсоискателем исследований:Разработаны:1.МолекулярныеполимеразымоделиE.coli,протофибриллпозволяющиеσ70-субъединицыисследоватьранниеРНКстадииамилоидной полимеризации.2.Уточненныемолекулярныемоделиσ70-субъединицыРНКполимеразы E.coli с восстановленными участками в водной среде при5разных уровнях ионной силы, позволяющие исследовать процесссамоингибирования белка при высоких и низких концентрациях солей.3.Молекулярные модели адсорбированных белков фибриногена илизоцима на поверхности слюды и других исследуемых в АСМподложек. Показано существенное влияние гидрофобных свойствфибриногена на характер адсорбции.4.Молекулярныемоделиподложексвежесколотогографита,графита, покрытого слоем молекул модификатора графита GM,свежесколотой слюды и слюды, покрытой гексаметилдисилозаном,позволяющие проводить моделирование адсорбции белков.Предложен:5.Методполучениятопологииповерхностимолекулярныхмоделей адсорбированных белков.Доказано, что: Энергетическая минимизация не сдвигает структуру белка ближе кнативному состоянию, однако изменяет все белки единообразно, чтопоказывает принципиальную возможность использовать эту процедурудля уточнения структур белков с низким разрешением. При низких концентрациях соли в растворе домен 4.2 белка σ70субъединицы РНК полимеразы E.coli приближается к домену NCR,тогда как при высоких концентрациях соли в растворе эти доменыотстоят друг от друга.Теоретическая значимость исследования обоснована тем, что: Предложен, обоснован и апробирован подход к совместной трактовкеданных атомно-силовой микроскопии и компьютерного моделированияметодом молекулярной динамики. Показано, что данный подход расширяет возможности молекулярнойдинамики по изучению белков с неструктурированными участками.6Применительно к проблематике диссертации результативно (эффективно, тоесть с получением обладающих новизной результатов) использованы: Метод минимизации энергии трехмерной структуры белка, Метод полноатомной молекулярной динамики с использованиемсилового поля Метод атомно-силовой микроскопии белков в жидкости,Подробно изложены все этапы экспериментов in vitro и in silico, а такжеметодика приведения результатов моделирования адсорбции белков кпредставлению данных в атомно-силовой микроскопии.

Описаны параметрысилового поля для предложенных моделей подложек.Изучено влияние ионной силы и ван-дер-ваальсова взаимодействия напроцессы самоингибирования и полимеризации белка σ70-субъединицы РНКполимеразыE.coli,атакженапроцессадсорбциииструктуруадсорбированной молекулы белка фибриногена человека.ПроведенамодернизациясиловогополяAMBER99дляучетапараметризации атомов твердых тел, а именно подложек из свежесколотыхграфита, свежесколотой слюды, а также покрытого модификатором графитаGM графита и модифицированной гексаметилдисилозаном слюды.Значение полученных соискателем результатов исследования для практикиподтверждается тем, что :Разработана и внедрена новая методика совместной трактовкиданных атомно-силовой микроскопии и молекулярной динамики.Предложенымоделииспользуемыхватомно-силовоймикроскопии поверхностей, которые могут быть использованы дляизучения адсорбции других белков.7Создана модель полной σ70-субъединицы РНК полимеразы E.coliдля изучения конформационных преобразований этого белка как всвободной форме так и в составе холофермента.Обнаружена характерная конформация молекулы GM в видешпильки на поверхности графита с характерными размерами 1,8 нм и0,4 нм.Предложенаструктураамилоидогеннойфибриллыσ70-субъединицы РНК полимеразы E.coliПредставлены предложения по дальнейшему совершенствованиюразработанного метода совместной трактовки данных путем ввода всистему модели кантилевера.Достоверность результатов исследования обеспечивается:Хорошим качественным и количественным совпадением данныхатомно-силовой микроскопии, компьютерного моделирования, а такжеданныхдругихэкспериментальныхметодов,полученныхизнезависимых источников.Стабильностью полученных моделей на протяжении всеговремени моделирования.Модели подложек дали совпадение поверхностного заряда сэкспериментом в пределах 3%.Адсорбированные на поверхность графита молекулы GM ифибриноген показали предрасположенность к выстраиванию вдольосей симметрии, что подтверждается экспериментами.Предложенная методология построена на общедоступных данныхи фактах, ее апробация находится в хорошем соответствии сэкспериментальными данными.817 декабря 2015 года9.