Ковалева анастасия до и после пластики: Анастасия ковалева фото до и после пластики

Содержание

Участница шоу Каникулы в Мексике Яна Сухова до и после операции

В современной жизни каждая девушка мечтает стать настоящим эталоном красоты. Для этого не обязательно сетовать на судьбу, а вполне достаточно посетить хирурга и хорошего косметолога. Сложно представить себе медийную личность, которая не прибегала бы к манипуляциям со своей внешностью. Так, участница «Каникул в Мексике» просто повергла в шок своих поклонников необыкновенными метаморфозами. Кажется, что Яна Сухова до и после операции — это два разных человека. Что же подтолкнуло девушку к таким кардинальным переменам?

Краткая биография

Знаменитая участница появилась на свет летом 1992 года в Пензе. Ее детство ничем не отличалось от детства сверстников. Яна старалась радовать родителей хорошими отметками. В возрасте тринадцати лет она с родителями покидает Пензу и переезжает в Москву. После окончания школы девушка поступает в Международный институт, начинает подрабатывать в модельном бизнесе. Но настоящим прорывом в карьере девушки становится кастинг в популярное шоу, который она с легкостью проходит и предстает перед телезрителями как участница шоу Яна Сухова.

«Каникулы в Мексике»

В отличие от своих партнеров по шоу, девушка выделялась скромностью и хорошим воспитанием. Они никогда не лезла в драки и не устраивала заговоров, да и в отношениях с противоположным полом держалась очень сдержанно. Выбрав себе предмет обожания, она на протяжении всего шоу пыталась построить с ним долгосрочный союз. Были у девушки и слабости. Тихая и спокойная Яна под воздействием алкоголя превращалась в настоящий ураган! Утром девушка сожалела о произошедших событиях и подолгу не покидала стены комнаты. Ее парень прощал все эмоциональные всплески возлюбленной. На проекте пара сыграла импровизированную свадьбу, чтобы еще раз доказать искренность своих чувств. Поклонники до сих пор помнят Яну как очаровательную и очень естественную красавицу. Сравнивая фотографии, где Яна Сухова до и после операции, сложно поверить, что это одна и та же девушка.

За кадром

После окончания шоу девушка с удовольствием делилась впечатлениями о жаркой стране и о проекте в целом. Яна Сухова, биография которой скрывает очень много фактов, поведала журналистам, что ей было тяжело свыкнуться с постоянным контролем телекамер и невозможностью остаться наедине с собой и прогуляться по пляжу. По приезде на виллу у всех ребят сразу же изъяли телефоны, поэтому на острове очень сильно не хватало связи с внешним миром и общения с родными.

Любовь была настоящей. Девушка рассказала, что не смогла бы делить одну кровать с человеком, к которому бы не испытывала нежных чувств. Выбор кандидатов был невелик, но девушке все же удалось найти свое счастье. К сожалению, в конце проекта ребята поняли, что у них нет будущего, и решили расстаться. По признанию самой девушки, никакого негатива от расставания они не испытывали и до сих пор сохранили теплоту отношений. Нужно отметить, то Яна Сухова до и после операции внутренне — одна и та же, внешние изменения не сказались на ее открытости и приветливости.

Жизнь после шоу

После окончания популярного шоу девушка вернулась в Москву. Четыре райских месяца на шикарной вилле в Мексике оставили девушке очень много приятных воспоминаний.

На девушку обрушилась популярность, которую она с трудом выносила. Девушка впала в затяжную депрессию и отказывалась покидать стены родного дома. Поклонники не давали ей покоя, воспринимая девушку исключительно персонажем реалити-шоу. Сейчас Яна Сухова о жизни после проекта вспоминает с неохотой.Особенно тяжелыми были первые несколько месяцев после возвращения в Москву. Яна признается, что первое время ей было по-настоящему сложно, но теперь она благодарна этому ценному опыту.

Сейчас Яна часто снимается в клипах и модных журналах. Более того, она создает собственные проекты. Видимо, для продолжения модельной карьеры девушка пошла на такие эксперименты с внешностью, чтобы достичь идеальных параметров. Поклонники звезды разделились на два лагеря: одни считают, что Яна Сухова до операции выглядела намного очаровательнее, чем после. Другие яро настаивают, что девушка сделала правильный шаг на пути к совершенству. Но что именно изменила в себе девушка?

Пластика лица

Сравнивая фотографии, где Яна Суханова до и после пластики, можно заметить кардинальные перемены. Девушка изменила форму бровей, сделала пластику носа, придав ему больше изящества. Подправила форму и размер губ, добавив им пухлость. По слухам, девушка — частый клиент косметических салонов: она периодически делает «уколы красоты».

Но девушка не обошлась одними лишь пластическими операциями и сменила имидж — из шатенки превратилась в блондинку. Складывается впечатление, что Яна Сухова максимально хочет отойти от того образа, в котором она участвовала в проекте. Девушку сейчас будто подменили, от прошлого образа не осталось и следа.

Пластика груди

Девушка не афиширует перемены во внешности и старается избегать вопросов поклонников по поводу операций. Она предпочитает оставлять все в тайне, но ярые фанаты замечают все больше изменений во внешности звезды. Так, если сравнивать, как выглядела Яна Сухова до и после операции, можно заметить, как изменилась форма груди девушки. Судя по фотографиям, которые девушка размещает в своем микроблоге, поклонники уверены, что и эта часть тела не обошлась без преображения.

После участия в шоу девушка заметно изменилась внешне. Она уже не та Яна Сухова из «Каникулы в Мексике». Что послужило толчком к столь кардинальным изменениям, можно только догадываться. Девушка отказывается комментировать эту тему и оставляет поклонников в недоумении.

Анастасия Ковалева без макияжа

Одна из скандальных экс-участниц не мене скандального и обсуждаемого телепроекта «Дом-2» Анастасия Ковалева умом или какими-либо талантами не блещет, но она считала своим долгом регулярно поливать грязью других участниц знаменитой телестройки, чем, по большей части, и поддерживала интерес к своей персоне. Настя сделала не одну пластическую операцию, она исправила нос, увеличила губы и грудь, прошла ряд косметологических процедур, кроме того, эта девушка заядлый любитель соляриев и яркого макияжа. Её попросту называют очередной «тюнингованной» блондинкой, однако, после своих «преображений» на столе пластических хирургов, девушка возомнила себя недосягаемой гламурной красавицей и вести себя стала соответствующим образом. Дорогие авто, ночные клубы, элитная выпивка и брендовые наряды, эта дамочка не скрывает, что привыкла к шикарной жизни за счет мужчин. Нужно отметить, правда, что клубный образ жизни, с обилием вредных привычек, наложил на лицо девушки свой отпечаток, выглядит она весьма скверно, не смотря на свои двадцать с небольшим лет. Очевидная пластика так же добавляет общей картине лет 5-7, а то и больше.

А вот о том, как выглядит Настя без макияжа судить сложно, ведь она тщательно скрывает свое истинное лицо. На этой блондинке всегда тонны косметики, автозагара, накладные ресницы и прочие атрибуты «красоты». В сети можно отыскать пару снимков, где она еще совсем юная, до пластических операций и с натуральным русым цветом волос. На них Ковалева выглядит достаточно мило, и естественно, и очень не похожа на себя нынешнюю – силиконовую куклу. Поклонники отмечают, что её блондированные волосы выглядят очень уж печально, тускло и безжизненно, но девушка упорно продолжает их обесцвечивать.

Без макияжа, эта дамочка не появляется нигде, но не косметикой единой создается её «красота», при детальном рассмотрении её фотографий становится очевидным использование фотошопа, при чем, не всегда умелое и уместное, но ретуши подвергается практически каждый снимок, выкладываемый ею в сеть. Необработанные в фоторедакторе снимки, слабонервным лучше не смотреть, ибо силиконовая краса, загримированная и поджаренная в солярии, действительно пугает.

Пластические операции на Дом-2: фото до и после: bdsm_il — LiveJournal

Оригинал взят у asaratov в Пластические операции на Дом-2: фото до и после …Как показывает практика развития шоу-бизнеса в странах бывшего Советского Союза, уже через полгода постоянного нахождения на экранах, у «звезды» появляется желание улучшить свой внешний вид. Речь идет и о похудении, и о стиле одежды, манере разговаривать, ну и конечно же о пластических операциях.

Смотря Дом-2 свежие серии, можно увидеть, как участники реалити-шоу изменяют свою внешность в стремлении стать пи звездой:

За время прохождения реалити-шоу Дом-2 более пятнадцати участников сделали себе модернизацию внешнего вида, прибегнув к услугам пластических хирургов. Это число — лишь те, кто согласился афишировать данное событие. А сколько тех, кто решил оставить в тайне свои «искусственные» усовершенствования?…

Как правило хирургическое вмешательство касается увеличения груди и липосакции, но встречается и коррекция отдельных частей лица: уши, подбородок, нос и так далее. Ниже Вы сможете увидеть фотографии «до» и «после» пластической операции рейтинговых участников и ведущих проекта Дом-2.

1. Дарья Пынзарь сделала увеличение груди. После родов, как у любой кормящей мамы, ее грудь увеличилась на пару размеров, что девушке очень понравилось и вскоре она решилась сделать пластическую операцию, чтобы размер груди оставался и дальше неизменным. Стоит отметить, что ее муж Сергей Пынзарь был совсем не против.

2. Ирина Александровна Агибалова — комплексная подтяжка лица. Старшая Агибалова заметно стала лучше выглядеть. Читая отзывы о себе в социальных сетях, она решила, что пора и ей привести себя в порядок.
3. Маргарита Агибалова — подтяжка груди. После беременности Рите понадобалась только подтяжка груди. По крайней мере, в эфирах проекта она сообщала, что не увеличивала размер груди…
4. Евгения Феофилактова — увеличение груди, хейлопластика. Женя с первого дня своего пребывания на Доме-2 пыталась показать себя, как самая красивая девушка проекта. Вскоре она поняла, чтобы действительно соответствовать этому званию, необходимо сделать ряд улучшений.
5. Влад Кадони — увеличение члена. На этот шаг Влад пошел скорее всего, чтобы привлечь к себе внимание, ведь в эфире организаторы Дома-2 показали, как врач пытался его отговорить от операции, говоря о том, что его «размеры» более, чем нормальные.
6. Нелли Ермолаева — отопластика. Нелли очень творческий человек. Она понимала, что и после проекта продолжит свою карьеру и ей необходимо изменить форму своих ушей, которые она всегда прятала с помощью прически.
7. Елена Бушина — ринопластика. Во время своего нахождения на проекте Лена очень сильно смущалась формы своего носа, и увидев результаты своих коллег, она также прибегла к услугам пластических хирургов.

8. Инна Воловичева — коррекция фигуры, подтяжка груди. Инна, наверное, самый выдающийся участник Дома-2. Ей удалось изменить свой внешний вид так, что теперь она на этом зарабатывает немалые деньги, рассказывая всем о секретах ее похудения…
9. Алена Водонаева — увеличение груди. Алена с самого начала своей телевизионной карьеры понимала, что для достижения результата ей необходимо хорошо выглядеть. Новая грудь Водонаевой оказала не мало влияния на ее развитие в шоу-бизнесе.
10. Светлана Давыдова — липофилинг. Пожалуй у Светы был самый неудачный поход к пластическому хирургу. Приятная внешность Давыдовой изменилась в худшую сторону: огромные губы и выпирающие скулы сделали ее лицо грубым и асимметричным.

11. Анастасия Ковалева — увеличение груди. Настя была очень яркой участницей Дома-2, которая вошла в число самых красивых участниц реалити-шоу. Когда в эфирах Дома-2 участники рассказали о том, что девушка увеличила себе грудь, то ее фанаты ни разу не удивились.

12. Эрика Кишева — операция по смене пола. Эрика — выдающаяся личность не только на Доме-2, но и во всей России. Девушка когда-то была мужчиной, который занимался интимными услугами, чтобы заработать на все пластические операции и стать девушкой.
14. Ксения Бородина — увеличение груди. Официального заявления о том, что она сделала увеличение груди не было. Но, судя по внешнему виду, многие эксперты, которые также являются ее поклонниками, утверждают, что пластическая операция была.
15. Ксения Собчак — ринопластика, пластика подбородка. Ксюша изменила форму своего носа еще до проекта, а вот подбородком она занялась уже будучи ведущей Дома-2. Подтверждения, что она делала пластические операции — нет, так как девушка обращалась в дорогостоящие европейские клиники.
Вокруг реалити-шоу Дом-2 все время ходит много слухов. Последние из них говорят о том, что организаторы проекта решили запретить пластические операции участников. Скорее всего, это связанно с тем, что фанаты хотят видеть на экранах людей похожих на них, а не на «обычных» звезд шоу-бизнеса.

Наталья Ковалёва — Wings of Strength

Всем привет и спасибо, что прочитали мой рассказ.
Меня зовут Наталья Ковалёва, я родилась в России, г. Тверь, 19 января 1989 года. Я родилась недоношенной, что довольно иронично для моего нынешнего строения 🙂 Родителей я рано потеряла: в 12 лет умерла мама, моя отец меня не воспитывал. Меня воспитывали сестра мамы и старшая сестра. Моя сестра была многократной чемпионкой страны по дзюдо (в молодости).Я тоже решил заняться борьбой, и тренер заметил, что у меня большой потенциал, но как-то один школьный товарищ сказал мне: «У тебя большие плечи, и это некрасиво для девушки», и знаешь, что случилось? Я ушел, думал, что мой товарищ был прав, тогда мне было 15, это был первый и последний раз, когда я прислушивался и следовал чьему-то мнению. Затем я попробовал баскетбол, когда поступил в университет (где я изучал журналистику и Русский язык и литература). После того, как я попробовала кикбоксинг, и у меня были хорошие результаты, даже если не было никакой категории для женщин и никаких возможностей.

Я тренировался с ребятами, некоторые из них имели многократные чемпионские титулы. Я начал ходить в очень старый и жесткий спортзал, чтобы похудеть; Я хотел выглядеть как модель, тогда мне казалось, что у них есть и то, и другое (мускулы и худоба), вот чего я хотел добиться, и я добился этого образа.

Однажды я провела полную уборку дома и нашла журналы с женщинами-культуристками; Помню, я видел Ленду Мюррей и Урсулу Сарцеву, и тогда я понял, кем хочу быть. Ленда Мюррей произвела на меня наибольшее впечатление и ей было достаточно, чтобы начать собирать журналы, видео, чтобы начать тренироваться.Я никогда не думал, что буду выглядеть как бодибилдер, и даже в самых смелых мечтах не мог представить, что однажды окажусь на одной сцене с профессиональными бодибилдерами. В моей жизни был период, когда я оставила бодибилдинг на полтора года и совсем не тренировалась, пытаясь перейти в категорию телосложения. Я так пережил, что занятия по телосложению не для меня, я культурист!

Чего я хочу? Я хочу внести свой вклад в развитие женского бодибилдинга.

Может быть, когда-нибудь какая-нибудь девушка увидит мои фото или видео и скажет: «Теперь я знаю, кем хочу быть».
В настоящее время я готовлюсь к IFBB Pro League Tampa Pro; спасибо за то, что следуете за моим путешествием в этом виде спорта, который я люблю.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.

Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Двухкомпонентная система PhoPQ является основным регулятором свойств клеточной поверхности, реакции на стресс и использования растительных субстратов во время развития патосистемы растения-хозяина Pectobacterium.

Введение

Pectobacterium spp. являются пектинолитическими бактериями, вызывающими мягкую гниль и другие заболевания различных растений. До недавнего времени представители этого рода часто считались патогенами широкого круга хозяев. Однако геномные исследования выявили значительное разнообразие внутри этой группы, что привело к продолжающемуся подразделению ранее описанных видов и повышению подвидов до уровня вида.Это привело к лучшему разделению родственных штаммов более или менее в соответствии с их экологическими предпочтениями. Candidatus Pectobacterium maceratum был предложен в качестве нового названия для группы штаммов, выделенных из картофеля и капусты (1). В последнее время больше изолятов из различных источников, включая хризантему , ирис и воду, были объединены с Ca. P. maceratum и переименован в Pectobacterium versatile (2). Таксон P. универсальный включает два штамма, которые были хорошо охарактеризованы экспериментально, Ecc71 и SCC1.Штамм 3-2, использованный в данной работе, также относится к этому виду.

Штаммы P. универсальный ( Pve ) могут инфицировать различных растений-хозяев, и один и тот же штамм может вызывать различные симптомы при инфицировании различных тканей растения (например, черной ножки стебля и мягкой гнили клубней картофеля). Также известно, что пектобактерии в течение некоторого времени незаметно размножаются в тканях сосудов, прежде чем переключиться на грубую атаку окружающих тканей за счет массивной секреции гидролаз клеточной стенки растений (3).Такая универсальность Pectobacterium spp. Стратегии вирулентности необходимо тщательно контролировать на уровне транскрипции. Тем не менее, только небольшая часть из примерно 300 факторов транскрипции была охарактеризована в этом роде. К ним относятся регуляторы пектинолиза и экзофермента KdgR (4), RexZ (5) и GacA (6,7), альтернативный сигма-фактор HrpL — активатор системы секреции типа III и его субстратных генов (8), регуляторы подвижности HexA (9 ) и FlhDC (10), регуляторы пектинлиазы RdgA и RdgB (11) и регуляторы чувствительности кворума ExpR и VirR (12-15).

PehR был первоначально описан как активатор транскрипции гена pehA , кодирующего эндополигалактуроназу, основной фактор вирулентности бактерий мягкой гнили (16). PehR представляет собой регулятор ответа, который образует двухкомпонентную сенсорную систему (TCS) с мембранной гистидинкиназой PehS. В штамме SCC3193, который в настоящее время классифицируется как Pectobacterium parmentieri , инактивация либо pehR , либо pehS привела к снижению вирулентности, и Ca ²⁺ был зарегистрирован как лиганд, обнаруживаемый датчиком PehS (16,17). .Было также высказано предположение, что система PehRS ответственна за снижение полигалактуроназы и повышение активности пектатлиазы в ответ на Ca ²⁺, высвобождаемый из разрушенных клеточных стенок (17).

Двухкомпонентная система пектобактерий PehRS привлекла очень мало внимания с момента ее открытия два десятилетия назад. Однако накоплено много информации об ортологической системе PhoPQ у других бактерий из отряда Enterobacetrales .В Dickeya dadantii , который принадлежит к семейству Pectobacteriaceae вместе с Pve , PhoPQ TCS, как было показано, контролирует образование пленок, подвижность, устойчивость к катионным антимикробным пептидам и экспрессию пектатлиаз в ответ на концентрацию Mg ²⁺. (18,19). Система PhoPQ была тщательно охарактеризована для Salmonella и в меньшей степени еще для нескольких Enterobacteriaceae видов, включая Escherichia coli и Yersinia spp.(обзор см. в (20)). Гистидинкиназа сенсора PhoQ активирует PhoP путем фосфорилирования в ответ на несколько стимулов, включая низкую концентрацию Mg ²⁺ (21), катионные пептиды (22), кислотность (23) и высокую осмолярность (24). PhoP связывается с прямыми повторами с консенсусным gGTTTA, который, по-видимому, хорошо консервативен у энтеробактерий (25,26). Тем не менее, состав регулонов широко варьируется даже между близкородственными бактериями. У Salmonella enterica более сотни генов регулируются PhoP, но только три из них ( phoP, phoQ и slyB ) всегда находятся под контролем PhoP у других энтеробактерий.Некоторые члены регулона являются общими для нескольких видов, но большинство генов, контролируемых PhoP, являются видоспецифичными и даже штаммоспецифичными (25). Таким образом, PhoP является глобальным регулятором, контролирующим разнообразные, но всегда большие регулоны в Enterobacterales .

Несмотря на очевидную важность PhoP в Enterobacterales , его регулон у Pectobacterium spp до сих пор не изучен. На сегодняшний день pehA остается единственной известной мишенью PhoP (PehR) у этих бактерий. Глобальный способ регуляции PhoP у других видов убедительно свидетельствует о том, что у пектобактерий он, вероятно, контролирует многие гены в дополнение к pehA .Более того, в недавней работе по профилированию транскриптома P. atrosepticum мы заметили подавление регуляции phoPQ (27). Изменения уровня экспрессии в planta в сочетании с потенциально большим регулоном позволяют предположить, что PhoP может быть важным регулятором свойств вирулентности у пектобактерий.

В этом исследовании мы демонстрируем, что PhoP-регулон Pve включает по крайней мере 116 генов и включает значительное количество -специфичных для Pectobacterium генов. Мы также пытаемся различать части регулона, прямо и косвенно контролируемые PhoP, и обсуждаем значение состава регулона для регуляции вирулентности Pectobacterium .

Экспериментальные процедуры

Бактериальные штаммы и условия роста

Pve Штамм JN42 (28) представляет собой спонтанное устойчивое к рифампицину производное изолята 3-2 дикого типа, первоначально описанного как Erwinia carotovora . Штамм Escherichia coli XL-1 Blue (29) в основном использовался для конструирования плазмиды, а E.coli штамм BW 19851 (30) использовали для конъюгационного переноса производных суицидного вектора pJP5603 (31) в Pve. Pve и E. coli обычно выращивали в лизогенном бульоне (LB) или минимальной среде при 28 ° C и 37 ° C соответственно.

В этой работе использовались два минимальных носителя. Минимальная среда A (MMA) состояла из K2HPO4 (10,5 г / л), Kh3PO4 (4,5 г / л), (Nh5) 2SO4 (1 г / л), цитрата натрия (0,43 г / л). и 0,5% глицерина. MgSO4 добавляли к ММА до конечной концентрации 0.5 мМ. При необходимости добавляли полипектат натрия (Sigma) или L-арабинозу до конечных концентраций 0,5% и 0,2%. Чтобы избежать осаждения, влияние различных концентраций двухвалентных катионов изучали в минимальной среде N (MMN) (32), содержащей KCl (5 мМ), (Nh5) 2S04 (7,5 мМ), K2S04 (0,5 мМ), Kh3PO4 (1 мМ). и трис-HCl (0,1 М), pH 7,4 и 0,5% глицерина.

Использовали антибиотики в следующих концентрациях (мкг / мл): ампициллин 100; гентамицин, 10; рифампицин, 25.

Конструирование мутанта

phoP и комплементарной плазмиды

Для конструирования мутанта phoP Pve последовательность гена phoP амплифицировали с помощью ПЦР из Pve 3-2 с помощью phoPf и phoPr праймеры (таблица 1) и его внутренний фрагмент NdeI-PvuII (225 п.н.) клонировали в суицидный вектор pJP5603.Полученную плазмиду мобилизовали в Pve из E. coli. BW 19851 и перекрестные клоны Pve отбирали на планшетах, содержащих канамицин (20 мкг / мл). Нарушение Pve было подтверждено с помощью ПЦР с комбинациями праймеров для phoP и последовательностей суицидных векторов (phoPf-phoPr, phoPf-pjp2 и phoPr-pjp1, Таблица 1).

Таблица 1. Синтетические олигонуклеотиды

Плазмида, экспрессирующая phoP и phoQ , была сконструирована путем клонирования фрагмента ПЦР, амплифицированного с ДНК-полимеразой Tersus (Evrogen) и праймерами phoPQf1 и phoPQr, в вектор с низким числом копий pZh549.

Характеристики плазмид, использованных в данной работе, указаны в таблице 2.

Экстракция РНК, подготовка библиотеки кДНК и секвенирование

Для извлечения тотальной РНК клетки Pve из аликвот клеточных суспензий или мацерированной ткани картофеля фиксировали с помощью добавление раствора фенол / этанол (1/20 об. / об.) до 20% и выдерживание на льду в течение 30 мин. Фиксированные клетки собирали (8000 г, 5 мин, 4 ° C) и ресуспендировали в 1 мл реагента ExtractRNA (Евроген, Россия), и последующие процедуры выполняли в соответствии с инструкциями производителя. Остаточную ДНК удаляли обработкой образцов РНК ДНКазой I (Thermo Fischer).

Для RNA-Seq тотальную РНК обрабатывали с использованием набора для удаления рРНК Ribo-Zero (грамотрицательные бактерии) (Illumina) и набора для подготовки библиотеки ультра-направленной РНК NEBNext для Illumina (NEB) в соответствии с инструкциями производителя. Качество и количество библиотек кДНК во время обработки перед секвенированием контролировали с помощью Agilent 2100 Bioanalyser (Agilent) и системы обнаружения ПЦР в реальном времени CFX96 Touch (Bio-Rad).Секвенирование проводили с помощью системы секвенирования HiSeq 2500 (Illumina, США) в Объединенной лаборатории KFU-Riken Казанского федерального университета (Казань, Россия). Каждый тип библиотек (дикого типа и мутант по phoP ) секвенировали в четырех биологических повторностях.

Анализ данных RNA-Seq

Кодирующие последовательности генома Pve 3-2 использовали в качестве эталона (номер доступа в GenBank CP024842). Полученные последовательности считывания, соответствующие геному Pve, можно получить из BioProject NCBI под номером доступа PRJNA627079.Считывание псевдо-выравнивания и количественная оценка транскриптов выполняли с использованием инструмента Kalisto без выравнивания (34). Анализ дифференциально экспрессируемых генов (ДЭГ) проводили с помощью пакета edgeR (35). Гены с кратностью изменения> 2 и значительными различиями в уровнях экспрессии (FDR <0,05) рассматривались как DEG.

Анализ экспрессии гена с помощью кПЦР

Суммарную РНК из клеток Pve экстрагировали, обрабатывали ДНКазой и количественно определяли, как описано выше.1 мкг РНК использовали для синтеза кДНК с использованием обратной транскриптазы RevertAid (Thermo Scientific) в соответствии с инструкциями производителя. Два мкл 5-кратно разведенной кДНК использовали в качестве матрицы для количественной ПЦР.

кПЦР выполняли с использованием мастер-микса, содержащего SYBR Green I. Праймеры для генов-мишеней и эталонных генов (таблица 1) были сконструированы с использованием primer3 (36) и проверены на специфичность с помощью Primer-Blast (37). ПЦР проводили при следующих условиях: 95 ° C в течение 2 минут, затем 45 циклов при 94 ° C в течение 10 с и 60 ° C в течение 60 с.После этого был проведен анализ кривой плавления в интервале температур 60–90 ° C. Реакции запускали и изменения флуоресценции регистрировали с помощью системы количественной ПЦР DT-96 («ДНК Технолоджи», Россия). Степень флуоресценции строили как функцию цикла ПЦР и переводили в значения Cp с помощью программного обеспечения RealTime_PCR (DNA Technology, Россия). Эффективность амплификации для всех праймеров определяли с использованием серии разведений геномной ДНК. Дополнительные контроли включали пропуск обратной транскриптазы для измерения степени загрязнения остаточной геномной ДНК и пропуск матрицы.Гены ffh и gyrA , уровни транскриптов которых были подтверждены программой geNorm (38) как стабильные в применяемых экспериментальных условиях (данные не показаны), были использованы для нормализации экспрессии целевых генов. Для каждого измерения выполняли не менее четырех биологических повторов. Относительные уровни экспрессии и оценки ошибок рассчитывались с использованием программного обеспечения REST 2009 v. 2.0.13 (Quiagen). Во всех случаях средние значения показаны с доверительным интервалом 95%.

Определение сайтов связывания фактора транскрипции и коррекция аннотации генома

ChIPmunk (39) был использован для определения сайтов связывания PhoP в регуляторных областях дифференциально экспрессируемых генов. Была запущена версия алгоритма ChIPhorde с последующей ручной фильтрацией предполагаемых операторов в соответствии с их оценками и положением относительно сайтов инициации транскрипции. Позиции TFBS в контексте покрытия РНК-seq визуализировали с помощью SigmoID (40).Файлы Wig с данными о покрытии RNA-seq были созданы Rockhopper (41).

Вывод мотивов операторов для других TF был выполнен с помощью модифицированного алгоритма Sahota и Stormo (42), реализованного в SigmoID версии 2.0 (https://github.com/nikolaichik/SigmoID). SigmoID также использовался для сканирования генома Pve на предмет последовательностей операторов, соответствующих известным или новым мотивам. Положения критических остатков, требуемые для этого алгоритма, определялись службой взаимодействия NPIDB (43).Выравнивание ДНК-связывающих доменов проводили с помощью hmmalign из пакета HMMER3 (44).

Исправление аннотации для генов, контролируемых PhoP, было выполнено с использованием возможностей поиска и редактирования SigmoID (40). Обновленная аннотация генома Pve 3-2 была представлена в GenBank под тем же номером доступа.

Анализы вирулентности

Бактерии выращивали в течение ночи на твердых планшетах LB, смывали 0,85% -ным раствором NaCl, ненадолго центрифугировали и ресуспендировали в том же растворе, после чего плотности суспензии клеток доводили до дозировки клеток 5 · 10 ⁵ (высокая доза посевного материала) или 1 · 10 ⁵ (низкая доза посевного материала) на место посева.Клубни картофеля ( Solanum tuberosum ) сорта Журавинка инокулировали 10 мкл клеточной суспензии с помощью наконечника пипетки на 200 мкл вблизи столонного конца клубня. Места посева были завернуты в парафильм, и клубни выдержали в полиэтиленовых пакетах в течение 48 часов при 28 ° C.

Для инокуляции китайской капусты суспензии клеток были приготовлены таким же образом, но их плотности клеток были скорректированы до значений 1 · 10 ⁵ (высокая доза инокулята) или 1 · 10 ³ (низкая доза инокулята) на место инокуляции. .Листья китайской капусты замачивали в растворе гипохлорита натрия (70-85 г / л активного хлора), а затем промывали стерильной деионизированной водой. Из основания каждого листа вырезали прямоугольные секции. Полученные срезы вымачивали в 96% этаноле и затем обжигали. Срезы инокулировали 10 мкл клеточной суспензии с помощью наконечника пипетки на 200 мкл. Образцы помещали в стерильные чашки Петри и инкубировали 48 ч при 28 ° C.

Для каждого экспериментального условия использовали не менее десяти клубней или срезов листьев.

Результаты и обсуждение

Инактивация

phoP изменяет P. универсальный вирулентность
Чтобы изучить роль PhoP во взаимодействии P. универсальный с растениями-хозяевами, мы сравнили свойства мутантного штамма phoP с его родитель дикого типа и штамм комплементации. Поскольку phoP является первым геном оперона phoPQ и ожидался полярный эффект инактивации phoP на экспрессию phoQ , комплементация была достигнута с помощью плазмиды, несущей весь оперон phoPQ вместе с полным регуляторный регион.
В тестах на вирулентность китайской капусты, проведенных при низких дозах инокулята (10 ³ клеток), мутантный штамм вызвал меньше повреждений, чем штамм дикого типа, и наблюдаемый дефект вирулентности был полностью дополнен плазмидой, экспрессирующей phoPQ (Рисунок 1a , б). Мы не смогли обнаружить воспроизводимых различий между штаммами при более высоких дозах инокулята (данные не показаны). В клубнях картофеля мы могли достоверно вызвать инфекцию, начиная с гораздо более высокой дозы инокулята (10 ⁵ клеток), и никакой разницы между штаммами не наблюдалось. Однако мутант phoP сгенерировал на 50% больше мацерированной ткани клубня при дозе 10 ⁵ клеток (рис. 1c). В этом случае мутант phoP вызывал большую мацерацию ткани, чем штамм дикого типа. Поскольку низкие и высокие дозы инокулята в некоторой степени имитируют раннюю и позднюю стадии развития инфекции, результаты тестов на вирулентность указывают на возможную важность двухкомпонентной системы PhoPQ на всем протяжении инфекционного процесса.
Рисунок 1 Влияние инактивации phoP на вирулентность Pve .
a) Коробчатая диаграмма симптомов заболевания, индуцированных в листьях китайской капусты штаммами Pve JN42 (дикий тип) и UK1 (мутант phoP ), несущих либо пустой вектор, либо тот же вектор с клонированным опероном phoPQ (pPQ). Средняя полоса = медиана; граница рамки = верхний и нижний квартиль; крайности = минимальные и максимальные значения. Индекс заболевания показывает: 0 симптомов нет; 1-2 повреждения тканей, чаще всего локализующиеся вблизи места посева; 3-4 обширных повреждения тканей, распространяющихся в сторону от места посева. H-тест Краскела-Уоллиса показал статистически значимое различие показателей болезни между штаммами (p = 0,002). Три типичных участка листа для каждого варианта показаны под прямоугольной диаграммой.
b) Клубни картофеля, инокулированные бактериями дикого типа JN42 и мутантными бактериями phoP (5 · 10 ⁵ или 1 · 10 ⁵ клеток на место инокуляции). Мацерированную ткань взвешивали при 48 hpi.
Система PhoPQ контролирует более сотни генов в
P. универсальный
РНК-seq профилирование транскрипции выявило 116 генов с уровнем экспрессии, различающимся между штаммами дикого типа и мутантными штаммами phoP .Большинство дифференциально экспрессируемых генов (ДЭГ) были активированы, только 28 были репрессированы. В таблице 3 и дополнительной таблице 1 показаны гены, экспрессия которых значительно различалась (с учетом коэффициента ложного обнаружения 0,05), по крайней мере, в 2 раза. Состав регулона и управление им с помощью PhoP более подробно обсуждается в следующих разделах.
Таблица 3. PhoP-зависимые гены Pve
Данные РНК-seq также подтвердили отсутствие экспрессии phoP в мутантных клетках.Экспрессия phoQ , расположенная непосредственно ниже по течению в том же опероне, была едва обнаружена в мутанте phoP , что, вероятно, связано с полярным эффектом инактивации phoP . Уровни экспрессии выбранных генов из различных функциональных категорий были проверены с помощью qPCR, и было обнаружено, что они хорошо коррелируют с данными RNA-seq (данные не показаны).
Мы искали присутствие сайтов связывания PhoP в регуляторных областях дифференциально экспрессируемых генов.ChIPMunk (39) смог найти относительно слабо консервативную последовательность длиной 19 п.н., содержащую два прямых повтора gTTTa (рис. 2А), примерно в половине из 85 регуляторных областей дифференциально экспрессируемых генов. Эта последовательность напоминает сайты связывания PhoP, описанные для других энтеробактерий (рис. 2B и 2C), и поэтому считалась вероятным сайтом связывания PhoP.
Рисунок 2 Последовательность логотипов операторных мотивов для трех ортологов PhoP.
A — P. Универсальный мотив (взят из сайтов, перечисленных в таблице 3).B — Мотив E. coli (объединенные неизбыточные данные RegulonDB и CollecTF). С — Мотив S. enterica (данные CollecTF).
Белки PhoP из Pve, E. coli и S. enterica имеют примерно 80% идентичных остатков в их полных аминокислотных последовательностях. Анализ их ДНК-связывающих доменов показывает идентичные аминокислотные остатки в положениях, обеспечивающих специфические контакты с основаниями ДНК (рис. 3). Это убедительно свидетельствует о том, что указанные белки имеют очень похожие специфичности операторных последовательностей.Различия между заявленными ими мотивами операторов могут отражать различия между наборами данных и алгоритмами, используемыми для их вывода. Поэтому мы также использовали хорошо известные мотивы E. coli и S. enterica PhoP для сканирования генома Pve . Это привело к идентификации дополнительных операторов для генов, дифференциально экспрессируемых в этом эксперименте.
Рис. 3. Выравнивание последовательностей ДНК-связывающих доменов TF семейства OmpR.
Последовательности выровнены с помощью hmmalign согласно модели семейства Trans_reg_C (PF00486).Аминокислотные остатки белков семейства OmpR, образующие прямые контакты с нуклеотидными основаниями, определялись службой взаимодействия NPIDB (43). Остатки, специфически контактирующие с основаниями ДНК, выделены зеленым (водородные связи) и желтым (гидрофобные контакты). PDB / GenPept / Uniprot ID, название белка и аббревиатура вида показаны справа от каждой последовательности. Позиции, в которых наблюдается контакт хотя бы в одной последовательности, отмечены звездочкой.
Модель P.Универсальная часть регулона PhoP, консервативная в Enterobacterales
Известно, что универсально консервативное ядро регулонов PhoP энтеробактерий включает только три гена: phoP, phoQ и slyB (25). В Pve есть сайты связывания с PhoP с высокими показателями перед опероном phoPQ и геном slyB . Уровень экспрессии slyB снижен в 2,6 раза у мутанта phoP (таблица 3). Следовательно, эти три гена, скорее всего, напрямую контролируются PhoP в Pve .
Дополнительные члены регулона PhoP, общие для P. универсальный с некоторыми другими энтеробактериями, необходимы для модификаций клеточной оболочки, которые повышают устойчивость к антимикробным пептидам и окислительному стрессу.
Восемь генов локуса ugd-arn участвуют в модификации липополисахаридов внешней мембраны. Связанные продукты гена ugd и оперона arn добавляют 4-аминоарабинозу к домену липида A LPS, что снижает отрицательный заряд и делает клетку более устойчивой к катионным антимикробным пептидам (CAMP) (45).Эти гены экспрессируются в 100 раз сильнее в клетках Pve дикого типа по сравнению с мутантом phoP (Таблица 2). Семь генов arn расположены ниже гена ugd и транскрибируются в том же направлении. Одиночный разрыв (223 п.н.) в этом локусе расположен между ugd и arnB . Разрыв содержит предполагаемый терминатор транскрипции, указывая на то, что ugd и arnBCADTEF могут составлять отдельные единицы транскрипции.Однако множественные сайты связывания PhoP с высокими показателями расположены перед ugd и arnB , обеспечивая прямой контроль PhoP над всем локусом.
Экспрессия еще четырех генов, связанных с LPS, активируется PhoP в 3-6 раз. Продукт OA04_20060 ORF принадлежит к семейству ацилтрансферазы 3 (PF01757). Хотя функция этой ORF не ясна, по крайней мере, некоторые члены PF01757 ( S. enterica OafA, Staphylococcus aureus OatA) участвуют в модификации клеточной оболочки с помощью O-ацетилирующего пептидогликана (PG), который увеличивает устойчивость к лизоциму. (46,47).Гомолог visP ( ygiW ) из S. typhimurium кодирует связанный с вирулентностью и стрессом белок, который связывается с пептидогликаном и необходим для устойчивости к полимиксину B (48). lpxT кодирует 1-дифосфатсинтазу липида A (49), которая увеличивает отрицательный заряд липида A и, следовательно, противодействует действию продуктов гена arn . pgpB кодирует одну из трех избыточных фосфатидилглицерофосфатаз, которые катализируют дефосфорилирование фосфатидилглицеринфосфата до фосфатидилглицерина, основного фосфолипида внутренней и внешней мембран (50).Он также обладает ундекапренилпирофосфатфосфатазной активностью, необходимой для биосинтеза липидного носителя ундекапренилфосфата (51). Поскольку LpxT использует ундекапренилпирофосфат в качестве донора фосфата для фосфорилирования липида A (49), PhoP-зависимая активация PgpB может снизить доступность донора фосфата для LpxT и, следовательно, предотвратить (или уменьшить) увеличение отрицательного заряда липида A.
Поскольку продукты локус ugd-arn и LpxT имеют противоположные эффекты на отрицательный заряд липида А и устойчивость к цАМФ, мы проверили устойчивость P. универсальный к катионному пептиду полимиксину B и обнаружил, что он резко снижен в мутанте phoP (рис. 4). Устойчивость к полимиксину восстанавливалась у мутанта phoP до уровней дикого типа с помощью плазмиды , экспрессирующей полный оперон phoPQ. Таким образом, чистым фенотипическим результатом PhoP-активированного ремоделирования клеточной оболочки в Pve является активация устойчивости к цАМФ.
Рисунок 4 phoP требуется для устойчивости к полимиксину Pve .Культуры
дикого типа и phoP мутантных Pve выращивали в аэробных условиях в среде LB до средней логарифмической фазы, разбавляли до 10 ⁵ клеток на мл ^-1 и делили на две части. К одной из разделенных культур добавляли 0,2 мкг / мл полимиксина B и инкубацию продолжали еще 4 часа. Количество выживших клеток определяли путем посева. Показаны средние значения трех биологических повторов и 95% доверительных интервалов.
Несколько генов, кодирующих индуцированные стрессом белки, в основном плохо охарактеризованные, были обнаружены среди дифференциально экспрессируемых. К ним относятся следующие:
grcA (активация 6X), кодирующая альтернативную субъединицу пируватформиат-лиазы,
raiA (активация 2,2x), кодирующая ингибитор трансляции стационарной фазы и фактор стабильности рибосом,
yjbJ (2x активация), как известно, индуцируется осмотическим стрессом (52),
ychH (2,3x активация) кодирует белок внутренней мембраны, индуцированный перекисью водорода и кадмием (53).
Утилизация полигалактуроновой кислоты
PhoP, как было обнаружено, регулирует отбор генов, связанных с пектинолизом, активируя восемь и подавляя один из них.
Как и в случае P. parmentieri (16), PhoP требуется для транскрипции pehA в Pve. Экспрессия pehA демонстрирует самый сильный ответ на инактивацию phoP (150x), что коррелирует с присутствием множества сайтов связывания PhoP в регуляторной области pehA .
Еще четыре PhoP-активируемых гена кодируют пектинолитические ферменты: секретируемая эндопектатлиаза PelP (10-кратная активация), периплазматическая экзополигалактуронатлиаза PelX (1,9-кратная активация), секретируемая эндо-полигалактуронозидаза PehN (2,1-кратная активация) и пектинлиаза Pnl (2,7-кратная активация). x активация). Ни один из этих белков не считается основной деполимеразой PGA, хотя PelX требуется в D. dadantii для быстрого роста на PGA (54,55).
Три гена транспортера олигогалактуроната также находятся под положительным контролем PhoP.Соседние локусы OA04_21050 и OA04_21060 (10x и 30x активация) кодируют поринов со слабой гомологией с олигогалактуронат-специфическими поринами KdgM и KdgN, а ген togT (2x активация) кодирует олигогалактуронат / симпортер катиона. Главный локус транспорта и использования олигогалактуроната kdgF kduDpelWtogMNAB kdgM (1,5-1,7x активация) также имеет сайты связывания PhoP в соответствующих регуляторных областях. Разница в уровнях экспрессии предполагает возможный ввод дополнительных регуляторов в транскрипционный контроль этого локуса.
В целом PhoP, по-видимому, является сильным активатором компонентов внеклеточной и внешней мембраны и слабым активатором компонентов периплазматической и цитоплазматической мембран системы утилизации полигалактуроната. Вместе, PhoP-активированные гены кодируют полный набор белков, необходимых для деполимеризации полигалактуроната и транспорта в цитоплазму бактерий. Однако Pve имеет больше генов, кодирующих деполимеразы PGA, которые не показали зависимости PhoP в нашем эксперименте. В частности, уровни экспрессии генов в основном кластере генов пектатлиазы ( pelA, pelB, pelC, pelZ ) были одинаковыми в штамме дикого типа и мутанте phoP .Поэтому есть соблазн предположить, что PhoP активирует подсистему деполимеризации и транспорта PGA, точно настроенную для конкретного состояния или конкретного варианта модификации PGA.
pelI — единственный ген пектинолиза, репрессированный (7x) PhoP. Он расположен рядом с pehA , расшифровывается по-разному и имеет общую регуляторную область с pehA . PelI является основной пектатлиазой плантаций (56). Сообщалось также, что он вызывает гиперчувствительный ответ у растений (57).Поскольку высокую экспрессию pelI можно ожидать только тогда, когда система PhoPQ инактивирована, высокая экспрессия pelI в planta может указывать на такую инактивацию.
Транспорт и использование цитрата
Два гена транспорта цитрата контролируются PhoP: citM (17x репрессирован) и citW (6x активирован).
citW , кодирующий цитрат / ацетатный антипортер, расположен в локусе цитратной ферментации.Локус включает оперон citAB , кодирующий цитрат-зависимую двухкомпонентную систему, и дивергентно транскрибируемый citW , за которым следует оперон citYCDEFXG (кодирующий субъединицы цитратлиазы). Все эти гены (в том числе citW ) слабо экспрессировались в условиях нашего эксперимента.
citW и весь локус цитратной ферментации, как ожидается, будут иметь отношение к утилизации цитрата в анаэробных условиях, тогда как citM , кодирующий симпортер цитрат / протон, — в аэробных (58,59).Таким образом, PhoP можно рассматривать как переключатель между респираторным и ферментационным режимами утилизации цитрата.
Еще один ген-транспортер, OA04_29010 , расположен ниже оперона citM и кодирует предполагаемый натрий-дикарбоксилатный симпортер. Как и две предыдущие ORF, OA04_29010 отрицательно контролируется PhoP (репрессия 2.1x).
Помимо транспортеров и регуляторов, ген tcp , кодирующий цитратный рецептор хемотаксиса, активируется троекратно у мутанта phoP .
Транспорт и утилизация арабинозы
14 генов, связанных с трансмембранным транспортом и утилизацией арабинозы, организованы в три или четыре оперона в Pve , негативно регулируемых PhoP: дивергентно транскрибируемые araFGHC и araBA и несвязанный моноцистронный ara . Ген araC отделен от araH разрывом в 203 п.н., допускающим независимую инициацию транскрипции, но отсутствие очевидного терминатора транскрипции в этом промежутке также может допускать котранскрипцию с вышестоящими генами araFGH .
Оперон ytfQRTyjfF кодирует периплазматический сахар-связывающий белок YtfQ и три субъединицы ABC-транспортера. Было показано, что YtfQ специфически связывает фуранозные формы арабинозы и галактозы (58). Следовательно, этот оперон, вероятно, кодирует переносчик арабинофуранозы или галактофуранозы (или переносчик олигосахарида, содержащего арабинофуранозу / галактофуранозу). Оперон OA04_38360 — OA04_38370 кодирует предполагаемый переносчик гликозид-пентозид-гексуронид и гликозилгидролазу, которая принадлежит к подсемейству 43.26 по классификации CAZy (59). Бактериальные представители этого подсемейства обозначены в CAZy как экзо-α-1,5-L-арабинофуранозидазы.
Арабиноза присутствует в стенках клеток растений в основном в виде арабинофуранозиловых остатков полисахаридов клеточной стенки и протеогликанов, таких как пектиновый арабинан, арабиноксилан и арабиногалактановые белки (60). Предположительно, продукты оперона OA04_38360 — OA04_38370 и ytfQRTyjfF участвуют в транспортировке и утилизации арабинофуранозосодержащих продуктов разрушения клеточной стенки растений.Поскольку продукт OA04_38370 не имеет сигнального пептида, он может разрушать только цитоплазматические субстраты, такие как α-L-Ara f , содержащие олиго- или дисахариды, которые могут высвобождаться из клеточной стенки растений под действием других ферментов. По крайней мере, два фермента генома Pve 3-2 являются релевантными: предполагаемая арабиногалактаназа, кодируемая OA04_08560 , и арабиногалактановая эндо-1,4-бета-галактозидаза, кодируемая ganA оперона ganEFGAB .Оперон ganEFGAB управляется GalR, а также оперон OA04_38360 — OA04_38370 . Хотя не было зарегистрировано никакой дифференциальной экспрессии in vitro для любого из двух локусов, кодирующих секретируемые арабиногалактаназы, можно ожидать, что оба гена арабиногалактаназ будут индуцированы галактозой in planta через GalR. Действительно, наше недавнее профилирование транскриптома P. atrosepticum показало 4- и 24-кратную индукцию in planta ортологов OA04_08560 и ganA ECA0852 и ECA3128 (27).
Сайты связывания PhoP с высокими показателями расположены около двух из шести связанных с арабинозой дифференциально экспрессируемых транскрипционных единиц. Сайт связывания PhoP перекрывает самое начало рамки считывания araD , что свидетельствует о прямом отрицательном контроле araD с помощью PhoP. Другой сайт связывания был обнаружен перед геном araC в положении, пригодном для репрессии. Три довольно слабых сайта связывания PhoP были обнаружены в разных прогонах ChIPmunk в регуляторной области оперона OA04_38360 – OA04_38370 , что указывает на вероятность прямого контроля PhoP и над этим опероном.Непрямой контроль кажется весьма вероятным для остальных трех транскрипционных единиц, связанных с арабинозой.
Поскольку araC кодирует фактор транскрипции, чувствительный к арабинозе, мы провели поиск сайтов связывания AraC в геноме Pve . Сначала был построен профиль оператора AraC. Для этого мы загрузили мотив AraC_Enterobacterales из RegPrecise (61). Однако этот короткий (17 п.н.) мотив соответствует только части сайта связывания. AraC имеет два ДНК-связывающих домена, оба могут связываться с ДНК, а активная форма AraC является димерной (62), поэтому реальный сайт связывания должен быть намного шире.Мы проверили сохранность сайтов, аннотированных в RegPrecise, и обнаружили, что консервативная область покрывает около 40 п.н., что достаточно для связывания четырех ДНК-связывающих доменов димерного AraC. Расширенная часть мотива менее консервативна, но имеет общее сходство с консервативной частью и имеет ту же ориентацию (рис. 5). Эта конфигурация оператора подходит для связывания тандема субъединиц AraC в их активирующей конформации. Наиболее консервативная часть этого мотива хорошо соответствует недавно определенной экспериментально (63).
Рисунок 5 Логотип последовательности сайта связывания AraC
Сканирование генома Pve с профилем AraC обнаружило совпадения в трех местах: в регуляторной области между оперонами araBA и araFGHC (два сайта), перед araD и перед опероном ytfQRTyjfF . Следовательно, зависимость от PhoP дифференциально экспрессируемых транскрипционных единиц, связанных с арабинозой, может быть объяснена прямым отрицательным контролем PhoP над araD, araC, ytfQRTyjfF и OA04_38360 — OA04_38370 , в сочетании с положительным контролем через AraC над jtfQR49T и jtfQR49T. другие три оперона, у которых отсутствуют сайты PhoP в их регуляторных регионах.
Дальнейшее исследование PhoP-зависимого контроля над генами утилизации арабинозы показало, что (i) арабиноза является сильным индуктором генов ara и (ii) наблюдаемая дифференциальная экспрессия зависит от присутствия полипектата натрия в среде (рис. 6). Без полипектата не наблюдается PhoP-зависимости генов ara как с арабинозой, так и без нее. Полипектат натрия, по-видимому, является слабым индуктором связанных с арабинозой оперонов у штамма дикого типа, но индукция намного сильнее у мутанта phoP (Рисунок 6).Двухкомпонентная система PhoPQ, по-видимому, не реагирует на полипектат, поскольку большинство других DEG имеют такое же выражение с полипектатом и без него (данные не показаны). Это указывает на косвенный контроль с помощью др. PhoP-контролируемого и полипектатно-зависимого регулятора транскрипции и требует дальнейших исследований.
Рисунок 6
Дифференциальная экспрессия генов ara зависит от присутствия полигалактуроната Для измерения количественной ПЦР РНК была выделена из клеток дикого типа (wt) или мутантных клеток phoP Pve , выращенных в ММА, ММА с 0.5% арабинозы (MMA + ara) или в MMA с 0,5% полипектатом натрия (MMA + PGA).
Другие транспортеры
Известно, что PhoP участвует в регуляции по крайней мере одного из транспортеров Mg ²⁺ у кишечных бактерий (25). P. универсальный , по-видимому, имеет единственный специализированный транспортер Mg ²⁺, закодированный с помощью mgtA . В условиях нашего эксперимента по РНК-seq с умеренной (0,5 мМ) концентрацией Mg ²⁺ mgtA слабо экспрессировалась в клетках дикого типа и полностью молчала в мутанте phoP .По крайней мере, в десять раз более высокая экспрессия 5′-UTS по сравнению с кодирующей рамкой mgtA (дополнительный рисунок 3) указывает на подобный рибопереключателю контроль удлинения транскрипции в кодирующей области mgtA , аналогичный механизму, описанному для S Enterica (64).
PhoP активирует несколько генов и оперонов, участвующих в приобретении железа. Поскольку наш эксперимент проводился без ограничения по железу, эти гены имели довольно низкую экспрессию, а дифференциальная экспрессия во многих случаях обнаруживалась только для первого гена мультигенных оперонов.Эти гены и опероны включают fetM , кодирующее пермеазу Fe ²⁺ с высоким сродством, yiuABC , кодирующее транспортер ABC ферро-энтеробактина, и OA04_26190, кодирующий TonB-зависимый сидерофорный рецептор внешней мембраны. entC , первый ген энтеробактин-подобного оперона синтеза сидерофоров entCEBFA . Предполагаемый ген пермеазы OA04_05580 , предшествующий entC и дивергентно транскрибируемый, также активируется PhoP и может участвовать в транспорте сидерофоров. fusB , первый ген оперона fusBACD , кодирует TonB-подобный белок, который, как известно, необходим для импорта растительного ферредоксина (65) через внешний мембранный рецептор ферредоксина FusA (66). Другой предполагаемый локус транспортера OA04_13300-OA04_13380 кодирует все компоненты сигнальной системы клеточной поверхности, включая TonB-зависимый рецептор феррихрома-железа, TonB-, ExbB- и ExbD-подобные белки, FecI-подобный сигма-фактор (OA04_13340) и FecR-подобный анти- фактор сигма. Дополнительные компоненты, кодируемые здесь, включают протеазу семейства M16, отдаленно связанную с FusC (OA04_13370), и FusD-подобный переносчик ABC (OA04_13360).Такое расположение позволяет нам предполагать участие этого локуса в приобретении железа, возможно, в комплексе с белком-носителем. Ген FecI-подобного сигма-фактора OA04_13340 лучше экспрессируется в присутствии PhoP, и три предполагаемых промотора, контролируемых OA04_13340 (дополнительный рисунок 4), могут быть расположены перед транскрипционными единицами этого локуса.
Три транспортера, регулируемые PhoP, участвуют в импорте аминокислот. Оперон OA04_29540-OA04_29570 , вероятно, участвует в импорте и модификации аминокислот с разветвленной цепью. OA04_42530 кодирует периплазматический связывающий белок другого переносчика аминокислот. Продукт OA04_02820 обозначен как цистин-связывающий периплазматический белок.
Еще три контролируемых локуса кодируют предполагаемые переносчики оттока. К ним относятся экспортер L-аланина AlaE (OA04_38680), предполагаемый переносчик оттока нескольких лекарственных препаратов OA04_04830-OA04_04800 и отток пермеазы семейства AraJ OA04_40040.
Три дополнительных транспортера не принадлежат ни к одной из упомянутых выше групп. mtrB кодирует периплазматическую связывающую субъединицу переносчика метилтиорибозы ABC. OA04_25030 кодирует субъединицу АТФазы транспортера глицин бетаин / L-пролин ABC, OA04_22250 — предполагаемый котранспортер натрия / желчной кислоты. Последний переносчик может действовать вместе с холоилглицингидролазой, кодируемой OA04_32550 , которая также активируется PhoP.
Потенциальные субстраты четырех других транспортеров (OA04_10630, OA04_29520, OA04_45500 и OA04_05190-OA04_05160) не могли быть предположены даже приблизительно.
Все гены, кодирующие субъединицы транспортера, описанные выше, активируются PhoP. Однако во многих случаях наблюдаемый эффект инактивации phoP может быть косвенным. В частности, мы не обнаружили сайтов связывания PhoP около mtrB, OA04_25030, OA04_05190 , и только слабые сайты могли быть расположены для OA04_38680, OA04_45500 и OA04_02820 .
Мы также отмечаем, что ncRNA GcvB, хорошо известный негативный регулятор генов переносчиков аминокислот (67), равна 2.7x активирован. Этот эффект может частично компенсировать снижение экспрессии гена-переносчика у мутанта phoP . Мы не смогли найти сайт связывания PhoP перед gcvB . Следовательно, контроль экспрессии gcvB с помощью PhoP может быть косвенным, как это было описано для E. coli (68). Сообщалось также, что GcvB контролирует посттранскрипционную экспрессию PhoP как за счет дестабилизации его мРНК, так и за счет уменьшения ее трансляции (69). Такая реципрокная репрессия между PhoP и GcvB, если она присутствует в Pve , может приводить к амплификации любых изменений экспрессии любого из регуляторов.
Гены устойчивости к теллуриту
Группа из семи генов ( terZABCDE и дивергентно транскрибируемая OA04_37930 ), предположительно аннотированная как кодирующие белки устойчивости к теллуриту, репрессируется в 2-6 раз с помощью PhoP. OA04_37930 — первый ген в опероне (1,7–1,9-кратная репрессия четырех нижележащих генов). Эти гены являются частью большого локуса из 18 предположительно функционально связанных генов (70), организованных в четыре или пять оперонов. Хотя точная функция этого локуса in vivo не ясна, ортологичные гены необходимы для устойчивости к теллуриту у некоторых бактерий (71–73).Также считается, что теллурит вызывает окислительный стресс, а устойчивость к теллуриту может быть результатом снижения чувствительности к окислительному стрессу (74).
Несвязанный локус OA04_10330 (репрессия 2,4x, кодирует TerC-подобный мембранный белок) имеет «хороший» сайт связывания PhoP, что указывает на прямой контроль PhoP в Pve . По крайней мере, один сайт связывания PhoP расположен в регуляторной области между terZ и OA04_37930 , еще один присутствует перед terW.terW (активация 8,7x) расположен в нескольких генах и, как было показано, отвечает за транскрипционный контроль генов ter в E. coli (77). Наиболее консервативная область между E. coli и Pectobacterium sp . последовательности содержат палиндром 25 п.н. (рисунок S2).
Клетки Pve 3-2, растущие на среде с низкой концентрацией теллурита калия, образуют характерные черные колонии, свидетельствующие о восстановлении теллурита до теллура. Мы не заметили существенной разницы в черной окраске между Pve дикого типа и мутантом phoP (данные не показаны), но мутант phoP мог расти в среде LB с концентрацией теллурита 3 мкг / мл ^-1 который ингибирует штамм дикого типа (данные не показаны).
В E. coli его положение соответствует TerW-регулируемой области предполагаемого промотора terZABCDE (77). В Pve этот палиндром расположен в середине межгенной области между дивергентно транскрибируемыми оперонами (terZABCDE и OA04_37930-OA04_37890 ), поэтому TerW может контролировать оба из них. Таким образом, либо прямая репрессия, либо каскад транскрипции, где PhoP активирует terW , а TerW репрессирует дивергентные опероны, должны объяснять наблюдаемую зависимость PhoP генов в локусе ter .
Фактическая роль генов «устойчивости к теллуриту» в возбудителе мягкой гнили требует отдельного исследования. Бактерии мягкой гнили вряд ли когда-либо могут столкнуться со значительными концентрациями теллурита, поэтому эти гены, вероятно, ответственны за то, чтобы справиться с некоторыми другими стрессами. Среди Pectobacteriaceae гены «устойчивости к теллуриту» присутствуют только у трех пектобактерий: P. Versatile, P. parmentieri и P. polaris , что позволяет предположить, что такой стресс важен для образа жизни только этих трех видов.
Гены, связанные с анаэробиозом
Эксперимент по профилированию транскрипции, описанный здесь, был проведен в аэробных условиях, и большинство генов, связанных с анаэробиозом, экспрессировались плохо. Однако был заметен PhoP-зависимый положительный контроль над важными аспектами анаэробного метаболизма. Самая большая группа генов, активируемых PhoP, необходима для детоксикации формиата, продуцируемого кишечными бактериями в анаэробных ферментативных условиях. Эти гены включают ген транспортера формиата focA и несколько субъединиц формиат гидрогенлиазы.Хотя оперон hyf , кодирующий гидрогеназу 4, молчал в условиях нашего эксперимента, другие слабо экспрессируемые опероны в кластере генов водородного метаболизма были PhoP-зависимыми. К ним относятся три оперона. Первый оперон — это hybOABCDE , кодирующий субъединицы гидрогеназы 2. Второй оперон — hypABCDE , кодирующий белки созревания гидрогеназы. Третий оперон включает гены, кодирующие белок транспорта электронов, который необходим для активности формиатдегидрогеназы ( hydN ), формиатдегидрогеназы H ( fdhF ) и еще одну матуразу гидрогеназы ( hypF ).Геном Pve 3-2 несет второй паралог fdhF ( fdhF_2 ), который также активируется PhoP. Оперон fdnGHI , кодирующий индуцируемую нитратом формиатдегидрогеназу N, также активируется PhoP.
Экспрессия оперона aegA , кодирующего белки метаболизма формиата, зависит от PhoP. aegA кодирует оксидоредуктазу, которая, как недавно было показано, участвует в формиат-зависимом катаболизме уратов (75). Ген, расположенный ниже aegA, OA04_45440 , кодирует не охарактеризованную субъединицу [4Fe-4S] ферредоксина гидрогеназы или формиатдегидрогеназы.
Анаэробное восстановление нитратов также можно контролировать с помощью PhoP. Мишени включают активированный PhoP оперон nap , ответственный за продукцию периплазматической нитратредуктазы (дифференциальная экспрессия была зарегистрирована только для первого гена napF ). Четкая дифференциальная экспрессия была обнаружена для ccmA , первого гена оперона ccmABCD , кодирующего субъединицы системы транспортировки гема. Эта система доставляет гем на голоцитохром c синтазу CcmFGH.И поскольку эта система биогенеза цитохрома c необходима для созревания субъединиц цитохрома c нитрат- и нитритредуктаз, PhoP может потребоваться для анаэробного восстановления нитратов и нитритов. Дополнительный уровень контроля PhoP над восстановлением нитрита обеспечивается за счет регуляции формиатдегидрогеназы, которая служит донором электронов для формиат-зависимой нитритредуктазы, кодируемой опероном nrf (плохо экспрессируется в этом эксперименте). PhoP также, по-видимому, контролирует оперон norVnorW , кодирующий анаэробную редуктазу оксида азота.
Анаэробное дыхание с фумаратом в качестве акцептора электронов также может быть PhoP-зависимым из-за контроля по крайней мере одного ключевого гена, glpA . Оперон glpABC кодирует субъединицы анаэробной глицерин-3-фосфатдегидрогеназы, которая необходима для анаэробного дыхания с фумаратом в качестве концевого акцептора электронов.
Ген nrdD кодирует анаэробную рибонуклеозидтрифосфатредуктазу, которая необходима в E. coli для синтеза дезоксирибонуклеотидов во время строгого анаэробного роста (76).
Регуляторы
Девять регуляторных генов показали дифференциальную экспрессию в наших экспериментах. Три фактора транскрипции (AraC, TerW и OA04_13340) и регуляторная РНК GcvB уже обсуждались выше. glnK кодирует второй регуляторный белок азота P-II. Поскольку он функционально эквивалентен P-II, кодируемому glnB , а уровень экспрессии glnB намного выше, значимость двукратной разницы уровней экспрессии glnK должна быть незначительной.
OA04_01500 является членом регулона RpoN, имеет очень низкую экспрессию в богатых азотом условиях этого эксперимента и, следовательно, вряд ли внесет значительный вклад в наблюдаемые значения экспрессии.
Три гена, кодирующие TR семейства LysR, находятся под контролем PhoP: sftR (2,6x активировано), его близкий паралог OA04_28450 (активирован ниже двойного порога, статистически значим) и c bl (2, 8x активирован). Два паралога расположены внутри двух несвязанных кластеров, предположительно участвующих в утилизации алкансульфонатов.Мы обнаружили единственного потенциального оператора в геноме Pve , который мог бы связываться этими двумя ТФ в межгенной области atsR-atsBCA (данные не показаны). Следовательно, участие SftR и OA04_28450 в контроле DEGs, идентифицированных в этом эксперименте, маловероятно.
cbl кодирует CysB-подобный белок, ортолог которого в E. coli контролирует гены, необходимые для использования алифатических сульфонатов и таурина и гомеостатического ответа на сульфатное голодание, согласно RegulonDB.DBD ортологов демонстрируют высокое сходство в отличие от лиганд-связывающих доменов, что предполагает возможность связывания разных лигандов этими двумя TF. Сообщалось, что CysB-подобные белки контролируют функции, не связанные с утилизацией серы (80–82). Достаточно высокий уровень транскрипции cbl в Pve предполагает этот TF-контроль некоторых DEG в этом эксперименте.
Еще один хорошо выраженный фактор транскрипции относится к семейству GntR. Он кодируется геном OA04_29000 , расположенным ниже citM , вероятно, в том же опероне.Участие продуктов генов OA04_29000 и cbl в контроле транскрипции DEGs, описанных здесь, в настоящее время исследуется и будет сообщено отдельно.
Реглон PhoP активируется в
Pve с помощью Ca ²⁺ и Mg ²⁺ ограничение
В попытке найти условия, которые могут быть ответственны за активацию PhoPQ в Pve , мы проверили некоторые известные экологические стимулы. для обнаружения датчиком PhoQ.Не было реакции на катионный пептидный полимиксин и низкий pH (данные не показаны), но реакция на двухвалентные катионы была значительной. Уровни экспрессии генов, активированных PhoP, были самыми высокими при низких (10 мкМ) концентрациях как Ca ²⁺, так и Mg ²⁺ (фиг. 8). Увеличение концентрации любого катиона до 10 мМ снижает уровень экспрессии генов, активируемых PhoP. Важно отметить, что экспрессия phoP была снижена в 13 раз на 10 мМ Mg ²⁺ и в 24 раза на 10 мМ Ca ²⁺.Различия уровней экспрессии pehA и ugd , вызванные добавлением двухвалентного катиона, находились в диапазоне 16-35 раз. Сравнение с мутантным штаммом phoP , выращенным в тех же условиях, показывает, что некоторое количество активного PhoP должно присутствовать в клетках дикого типа даже после добавления двухвалентного катиона, поскольку инактивация phoP приводит к большему (91-353 раза) падению pehA . и выражение ugd . Мы интерпретируем эти результаты как Mg ²⁺ и Ca ²⁺, которые могут связывать PhoQ и значительно снижать его киназную активность, необходимую для фосфорилирования PhoP, что сильно снижает инициацию транскрипции на промоторах, активированных PhoP.
Рисунок 7 Сайты связывания PhoP в промоторной области expI .
a — Последовательность сайтов связывания PhoP в промоторной области expI . Стрелки указывают возможные положения сайтов связывания мономера PhoP, звездочки — наиболее вероятное положение для связывания димера PhoP.
b — экспрессия expI в культурах Pve , выращенных до 10 ⁸ клеток мл ^-1 в MMN (10 мкМ Ca ²⁺, 10 мкМ Mg ²⁺) и MMA (10 мкМ Ca ²⁺, 0.5 мМ Mg ²⁺).
Рис. 8
Ca ²⁺ (a) и Mg ²⁺ (b) снижают экспрессию генов, активированных PhoP, но не влияют на те, которые репрессированы PhoP.
Неожиданно концентрации двухвалентных катионов оказали незначительное влияние на гены, репрессированные PhoP. Уровни экспрессии трех протестированных генов ( citM, pelI и OA04_29000 ) различались менее чем в два раза в штамме дикого типа, и эти различия не были статистически значимыми (фиг. 8). Мы пришли к выводу, что (i) количества PhoP, присутствующие в клетках Pve дикого типа, выращенных при 10 мМ Ca ²⁺ или Mg ²⁺, достаточны для репрессии двух задействованных транскрипционных единиц и (ii) фосфорилирование может не происходить. Требуется, чтобы PhoP связывал сайты своих операторов.Способность уменьшенных количеств PhoP репрессировать транскрипцию pelI и оперона citM-OA04_29000 не удивительна, поскольку регуляторные области обеих транскрипционных единиц имеют несколько сайтов связывания PhoP с высокой оценкой (и предположительно высокой аффинностью).
Расширенный регулятор PhoP
Поскольку PhoP является глобальным регулятором транскрипции, PhoP-зависимые гены, дифференциально экспрессируемые в одном состоянии, изученном в этой работе, вероятно, составляют лишь подмножество регулона PhoP.Чтобы увидеть более широкую картину, мы проанализировали потенциальных операторов PhoP, расположенных рядом с транскрипционными единицами, которые не прошли дифференциальные пороги экспрессии. Этот анализ был проведен путем сканирования последовательности генома Pve с помощью четырех профилей операторов PhoP: профилей, основанных на наших экспериментальных данных, данных E. coli , данных S. enterica и предполагаемого профиля in silico (дополнительный файл 1) . Сканирование выявило в общей сложности 812 генов, организованных в 254 транскрипционных единиц, которые могут быть мишенями для контроля транскрипции с помощью PhoP (дополнительный файл 2), а некоторые могут быть настоящими членами регулона PhoP.Многие из этих предполагаемых членов регулона PhoP связаны с деградацией клеточной стенки растений и использованием источников углерода, изобилующих в растениях. Следует отметить гены / опероны, кодирующие пектатлиазы ( pelA и pelB ), пектинметил / ацетилэстеразы ( pmeB и paeX ), три оперона транспорта / утилизации бета-глюкозидов ( bglHDJ, bglYK arbFBH ) и пять переносчиков ди / трикарбоксилата ( dcuA, dcuB, dctA, maeN и yflS ).Для большинства этих генов сайт связывания PhoP предполагает положение активатора. По крайней мере, один негативный регуляторный сайт (который может блокировать PhoP-зависимую активацию транскрипции) может быть расположен между оператором PhoP и сайтом начала трансляции (аттенюаторы перед bglH, bglY, arbF и, возможно, paeX , операторы для DcuR перед dcuA, yflS и dcuB , операторы для NarP перед dcuB и yflS ).
«Сильный» сайт связывания PhoP расположен перед геном expI , кодирующим ацил-гомосеринлактонсинтазу (ключевой регулятор восприятия кворума).ExpI резко влияет на экспрессию генов (83), включая гены вирулентности, поэтому контроль PhoP транскрипции expI был изучен более подробно. Регуляторная область expI (рис. 7a) имеет четыре равноотстоящих сайта (два центральных полностью соответствуют консенсусу gTTTA) для связывания двух димеров PhoP (рис. 7b). Поскольку гомологи PhoP могут образовывать олигомеры (77), связывание тетрамера PhoP также возможно в этой области.
Данные RNA-seq показали небольшое (22%) различие в уровнях экспрессии expI между штаммами дикого типа и мутантными штаммами.Разница увеличивалась до пяти раз, если бактерии выращивали до немного более низкой плотности клеток в среде MMN при концентрациях ионов кальция и магния 10 мкМ, когда система PhoPQ полностью индуцирована (рис. 7 c ).
Экспрессия регулона PhoP
in planta
Вследствие ауторегуляции участие PhoP в адаптации к среде растения должно сопровождаться изменениями уровня его экспрессии. Ранее мы заметили снижение экспрессии phoP в другом примере взаимодействия Pectobacterium с растением.Для штамма P. atrosepticum SCRI 1043 наблюдалась 3,5- и 5,2-кратная репрессия phoP в бессимптомных и некротических зонах инфицированных стеблей табака (27). Это снижение экспрессии phoP хорошо коррелировало с изменениями уровня экспрессии генов, контролируемых PhoP: например, Экспрессия pehA была снижена, тогда как экспрессия генов pelI и ara была увеличена.
В текущем исследовании экспрессия phoP снизилась примерно в 4 раза в мацерированных тканях клубней картофеля (рис. 9).В бактериальных клетках, выделенных из тканей гнилого клубня, различия в уровне экспрессии членов регулона PhoP между штаммами дикого типа и мутантными штаммами были гораздо менее выражены, чем in vitro, или даже отсутствовали (Фиг.9). Это может быть связано с частичной инактивацией системы PhoPQ in planta , как обсуждается в следующем разделе. Единственным заметным исключением был ген pelI , который имел сходные различия в уровнях экспрессии между штаммами дикого типа и мутантными штаммами phoP in planta и in vitro .Это может быть связано с большим количеством высокоаффинных сайтов связывания PhoP перед pelI . Поскольку известно, что как димеризация, так и связывание с ДНК PhoP не зависят от его фосфорилирования (78), умеренно уменьшенное количество нефосфорилированного PhoP, которое должно присутствовать в клетках из гнилых тканей, может быть достаточным, чтобы вызвать репрессию pelI .
Рисунок 9 Относительные уровни экспрессии членов регулона PhoP in vitro и in planta
Для измерения количественной ПЦР РНК была выделена из клеток дикого типа (wt) или мутантных клеток phoP Pve , выращенных в минимальной среде (MM). , минимальная среда с 0.5% полипектат натрия (MM + PGA) или из клеток гнилых тканей картофеля (SR).
Выводы
Наши экспериментальные результаты и анализ in silico показывают, что несколько дополнительных единиц транскрипции помещены в Pve под контролем высококонсервативной энтеробактериальной двухкомпонентной системы PhoPQ. Большинство генов, добавленных к регулону PhoP в Pve , кодируют функции, которые имеют очевидное значение для патогена мягкой гнили (рис. 10).В результате двухкомпонентная система PhoPQ может считаться основным модулятором экспрессии гена Pve во время процесса заражения. С самых ранних моментов до последних стадий инфекции PhoP участвует в регулировании уровней экспрессии основных факторов вирулентности, факторов стрессоустойчивости, переносчиков и ферментов, необходимых для использования продуктов растительного происхождения. Эта корректировка возможна из-за снижения экспрессии phoPQ на более поздних стадиях заражения, вероятно, вызванного увеличением концентраций свободных двухвалентных катионов (как Ca ²⁺, так и Mg ²⁺).Было показано, что Ca ²⁺ в основном связан с клеточной стенкой, но высвобождается, когда клеточная стенка разрушается пектобактериями (79). Сообщается, что концентрация Mg ²⁺ в апопласте растений также довольно низкая (80). В начале инфекции экспрессия PhoPQ высокая, что приводит к активации экспрессии гена pehA . Высокая активность полигалактуроназы на первой стадии инфекции может изменить доступность других компонентов клеточной стенки и высвободить связанный с клеточной стенкой Ca ²⁺ и Mg ²⁺, что приведет к репрессии транскрипции phoPQ и активации PhoP -репрессированные гены, в том числе pelI .
Рисунок 10 PhoPQ-зависимое переключение экспрессии гена вирулентности в Pve .
Показаны только гены с очевидными функциями, связанными с вирулентностью. Изображение отражает активное состояние системы PhoPQ (низкая концентрация ионов кальция / магния), поэтому продукты показаны только для генов, активированных PhoPQ. Активация / репрессия показана в виде заостренных / тупых стрелок, а активированные / репрессированные гены заштрихованы зеленым / красным.
PelI очень активен в присутствии высоких концентраций Ca ²⁺, известно, что он сильно экспрессируется в planta и считается особенно эффективным при разложении богатой кальцием средней ламеллы (81,82) .Высокая экспрессия pelI , наблюдаемая в клубнях картофеля на поздних стадиях инфицирования, может иметь большое влияние на мацерацию тканей. Следовательно, даже более высокие количества PelI в мутанте phoP могут быть причиной его большей мацерационной способности во время инокуляции искусственных клубней.
Переход с PehA на PelI в качестве основного пектинолитического фермента коррелирует с наиболее вероятной последовательностью событий во время деградации полигалактуроната в клеточной стенке растений и использования патогеном мягкой гнили (83).Полигалактуроназы имеют кислый оптимум pH и поэтому необходимы на ранних стадиях инфекции, поскольку апопластическая жидкость имеет слабокислый характер. Напротив, PelI активен при щелочном pH (81) и актуален на более поздних стадиях инфекции (когда происходит ощелачивание области инфекции).
Действие PelI будет высвобождать дополнительные количества Ca ²⁺ и Mg ²⁺ и может вызвать еще более сильное снижение экспрессии phoPQ , что приведет к окончательной стабилизации экспрессии членов регулона PhoP на уровнях, необходимых для позднего периода. стадии заражения.Высокие концентрации Ca ²⁺ и Mg ²⁺ должны инактивировать активность киназы PhoQ, предотвращая фосфорилирование PhoP и блокируя PhoP-зависимую активацию транскрипции. В отличие от PhoP-зависимой активации транскрипции, PhoP-зависимая репрессия все еще может происходить в этих условиях, особенно в промоторных областях с множественными и / или высокоаффинными сайтами связывания PhoP.
Истощение количества гомополигалактуронана (из-за его быстрого гидролиза полигалактуроназой) делает ненужной высокую активность PGA.Тем не менее, когда инфекция прогрессирует, гидролиз компонентов клеточной стенки, содержащих арабинозу, оправдывает активацию переносчиков арабинозы и ферментов, участвующих в метаболизме арабинозы.
Многие транспортеры контролируются PhoP, по крайней мере, до некоторой степени, и большинство из них активировано. Высокая активность переносчика в начале инфекции повысит доступность питательных веществ для патогена. Повышенная доступность питательных веществ на более поздних стадиях инфекции оправдывает снижение экспрессии генов-переносчиков.Транспортеры цитрата кажутся особым случаем, поскольку один из них (CitM) подавляется, а другой (CitW) активируется PhoP. Переход с CitW на CitM во время колонизации растений может коррелировать с переключением с цитратной ферментации на аэробный цитратный метаболизм. Дополнительные переносчики три- и дикарбоксилатов также могут контролироваться PhoP, но были плохо экспрессированы в условиях, используемых в нашей работе. Множественные потенциальные сайты связывания PhoP рядом с другими генами, связанными с анаэробиозом, оправдывают специальное исследование роли PhoP в анаэробных условиях.
PhoP также участвует в контроле нескольких важных белков стрессоустойчивости. Большинство их генов активированы PhoP и, следовательно, помогают клеткам Pve на ранних стадиях заражения. Напротив, большая группа плохо охарактеризованных белков «устойчивости к теллуриту» лучше экспрессируется на более поздних стадиях инфекции.
Наконец, отметим, что регулон PhoP в Pve , вероятно, будет намного больше, чем 116 DEG, обнаруженные в этой работе. Мы полагаем, что многие из дополнительных сайтов связывания PhoP, обнаруженных с помощью подхода in silico , являются истинными и могут приводить к PhoP-зависимым изменениям уровня экспрессии в условиях, отличных от тех, которые изучались здесь.Список экспериментально установленных и in silico предсказанных членов регулона PhoP, определенный в ходе этой работы, может быть полезен в дальнейших исследованиях регуляторных сетей и различных аспектов взаимодействия Pve с его растениями-хозяевами.
Саратовская осенняя встреча 2014: Оптические технологии в биофизике и медицине XVI; Лазерная физика и фотоника XVI; и вычислительная биофизика | (2015) | Публикации
Использование низкокогерентного интерферометра для определения содержания сахара.
Авторы): М.Енджеевска-Щерска
Показать аннотацию

В данной статье представлена реализация низкокогерентного интерферометра с обработкой сигнала во временной области для определения содержания сахара в водном растворе. Разработанная измерительная установка была протестирована с использованием синтезированного источника, состоящего из двух низкокогерентных источников. Использование двух источников с заданными параметрами позволило получить правильные метрологические параметры измерительной системы.Разработанная низкокогерентная система позволяет измерять содержание сахара в водном растворе с коэффициентом корреляции R2, равным 1, и относительной погрешностью измерения в пределах ± 5,8%.
Оценка вариантов адаптации микроциркуляторно-тканевых систем на основе физиологической связи питательного кровотока и окислительно-восстановительного отношения
Авторы): Александр I.Крупаткин; Виктор В. Сидоров; Виктор В. Дремин; Андрей В. Дунаев; Ирина Н. Новикова; Симиан Чжу; Гулам Наби; Карина С. Литвинова; Анастасия Петровна Бакланова; Руслан М. Бакшалиев; Равчеев Сергей Александрович
Показать аннотацию
Флуоресцентная спектроскопия (ФС) находит все более широкое применение в химии, биологии, в различных областях медицинской техники и медицины в целом.Многие гнойные раны, ожоги и другие деструктивные воспалительные процессы сопровождаются изменением флуоресцентной активности тканей, что происходит из-за дисбаланса накопления естественных флуорофоров: ФАД, НАДН, липофусцина, порфиринов, структурных белков и др. Редокс-коэффициент (RR), характеризующий метаболические процессы, важен при оценке метаболической активности тканевых систем микроциркуляции (MTS). Однако одной из больших проблем метода ФС остается правильная интерпретация данных и разработка практических методов его применения в клинической медицине.Для решения этой проблемы и создания новых диагностических критериев мы предлагаем оценивать адаптационные возможности МТС с помощью показателей связи между питательным кровотоком и окислительно-восстановительным коэффициентом во время физиологического покоя и функциональной нагрузки (тест окклюзии). Как известно, эти параметры (ЧД и нутритивный кровоток) характеризуют метаболическую активность тканей. Мы провели экспериментальное исследование взаимосвязи ЧД, определяемого ФС, и нутритивного кровотока, определяемого методами лазерной допплеровской флоуметрии.Получены предварительные результаты при изучении комплексного подхода к диагностике состояния биологической ткани. Наблюдается положительная взаимосвязь между питательным кровотоком в микроциркуляторном русле и RR кожной ткани. Скорость изменения метаболизма в фазе окклюзии и реперфузии и длительность фазы восстановления могут быть критериями адаптивных возможностей МТС, которые имеет практическое значение для физиологии и медицины.
Цифровая капилляроскопия как важный инструмент ранней диагностики артериальной гипертензии
Авторы): Ю.И. Гурфинкель; М. Л. Сасонко; Приезжев А.В.
Показать аннотацию
Цель исследования — определить возможности цифровой капилляроскопии в ранней диагностике артериальной гипертензии. Обследовано 123 взрослых человека. Первую группу составили 40 пациентов с предгипертонией (АД 130–139 / 85–89 мм рт. Ст.). Во вторую группу вошли 36 пациентов с артериальной гипертензией 1-2 стадии (среднее систолическое АД 152.7 ± 12 мм рт. Ст.). Пациенты обеих групп не получали регулярной медикаментозной терапии. В группу добровольцев (n = 47) вошли здоровые взрослые люди без признаков сердечно-сосудистой патологии. Капиллярное кровообращение исследовали на ногтевом ложе с помощью оптического цифрового капилляроскопа разработки компании «АЕТ», Россия. Оценивали диаметры артериального и венозного сегментов, размер периваскулярной зоны, скорость капиллярного кровотока, степень сужения артериальных петель и плотность капиллярной сети. У пациентов с артериальной гипертензией и даже у пациентов с предгипертонией проявлялись ремоделирование и разрежение капилляров и выраженное сужение их артериальных петель.Результаты исследования выявили наличие отклонений показателей микроциркуляции у пациентов обеих групп. Плотность капилляров у пациентов обеих групп была достоверно ниже, чем у здоровых людей. Выявлено достоверное сужение артериальных петель у пациентов как с артериальной гипертензией, так и с предгипертонией, по сравнению со здоровыми добровольцами. Скорость капиллярной крови достоверно не различалась между группой здоровых добровольцев и группой пациентов с предгипертензией.Однако у пациентов с артериальной гипертензией этот показатель был достоверно ниже по сравнению с контрольной группой.
Обнаружение неоднородностей в диффузной оптической визуализации с использованием конформного картирования
Авторы): А.Ю. Потлов; С. В. Фролов; Проскурин С.Г.
Показать аннотацию
Описан новый метод обнаружения оптических неоднородностей в сильно рассеивающих средах, обладающих оптическими свойствами биоткани, диффузная оптическая томография с временным разрешением (TR-DOT).Метод основан на предварительной обработке трехмерных поверхностей, полученных из набора данных с временным разрешением в декартовой системе координат, с последующим их конформным преобразованием в поверхности в цилиндрической системе координат. Ключевой особенностью метода является использование поздних фотонов (LAP), диффузно передаваемых через мутные объекты. (i) LAP каждой TPSF (функция разброса временной точки), стандартизованная для минимального угла; (ii) полученная нормированная функция, аппроксимированная прямыми линиями; (iii) нормализованная функция модифицируется с добавлением множителя K; (iv) окончательное преобразование в цилиндрические координаты.
Модельные исследования кровотока в базилярной артерии с помощью трехмерного лазерного доплеровского анемометра
Авторы): С. В. Фролов; С. В. Синдеев; Д. Липш; А. Балассо; Проскурин С.Г .; А.Ю. Потлов
Показать аннотацию
Предлагается комплексный подход к исследованию кровотока в базилярной артерии с использованием трехмерного лазерного доплеровского анемометра для выявления причин образования и развития аневризм головного мозга.Особенностью работы является совместное использование как математического моделирования, так и экспериментальных методов. Описал экспериментальную установку и метод измерения кровотока в базилярной артерии, проводимые в междисциплинарной лаборатории больницы Рехтс дер Изар Технического университета Мюнхена. Экспериментальная установка, используемая для моделирования кровотока в основной артерии и измерения характеристик кровотока с помощью трехмерного лазерного доплеровского анемометра (3D LDA). Описан метод численных исследований, проведенных в Тамбовском государственном техническом университете и Центре сердечно-сосудистой хирургии имени А.А. Бакулева.Предложен подход к совместному использованию экспериментальных и численных методов исследования по выявлению причин аневризм основной артерии.
Рамановское спектроскопическое исследование крови и родственных материалов
Авторы): М. Гниба; М. Енджеевска-Щерска; М. С. Врубель
Показать аннотацию
В этой статье сообщается о предварительных исследованиях по использованию рамановской спектроскопии для исследования крови.Спектры крови высокого качества регистрировали in vitro при длинах волн возбуждения 830 нм. Из-за сложного состава крови, а также из-за ослабления и рассеяния света в тканях спектры создаются из широких, малоинтенсивных полос комбинационного рассеяния и интенсивного оптического фона. Чтобы получить информацию о происхождении полос в рамановских спектрах, необходимо создать фантом, который бы показывал влияние этого параметра и мог бы использоваться для калибровки системы измерения комбинационного рассеяния. Были получены и обсуждены спектры фантомов выбранных компонентов крови.
Захват клеток фантомом кровеносных капилляров с помощью лазерного пинцета
Авторы): Сергей С. Клыков; Иван Васильевич Федосов; Валерий Васильевич Тучин
Показать аннотацию
В качестве фантома нативного кровяного капилляра рассматривается пластиковая капиллярная трубка, а в качестве модели эритроцитов — дрожжевые клетки.Пластиковый капилляр имеет круглое поперечное сечение диаметром от 20 до 40 мкм. Для оценки скорости полистирольных шариков, которые играли роль индикаторов в воде, реализован метод велосиметрии по изображению частиц с использованием стандартных функций обработки изображений NI Labview Vision. Показано, что, несмотря на наличие нескомпенсированной сферической аберрации, возникающей из-за преломления падающего луча в изогнутых пластиковых стенках капилляров, дрожжевые клетки могут быть заключены в стабильную трехмерную ловушку.
Сравнение церебральной микроциркуляции у больных аллоксановым диабетом и здоровых мышей с помощью лазерной спекл-контрастной визуализации
Авторы): Полина А.Тимошина; Руи Ши; Ян Чжан; Дэн Чжу; Оксана Владимировна Семячкина-Глушковская; Валерий Васильевич Тучин; Цинмин Ло
Показать аннотацию
Изучение микроциркуляции крови — одна из важнейших задач медицины. В данной статье представлены результаты экспериментального исследования микроциркуляции мозгового кровотока у мышей с аллоксановым диабетом с использованием темпоральной лазерной спекл-визуализации (TLSI).Дополнительно было изучено прямое влияние водного раствора глюкозы (концентрация 20% и 45%) на микроциркуляцию кровотока. В исследовании использовали 20 белых лабораторных мышей массой 20-30 г. Метод TLSI позволяет исследовать зависящее от времени рассеяние от объектов со сложной динамикой, поскольку обладает большим временным разрешением. Результаты показывают, что в головном мозге животных диабетической группы диаметр сагиттальной вены увеличен, а скорость кровотока снижена по сравнению с контрольной группой.Местное применение 20% или 45% растворов глюкозы также вызывает увеличение диаметра кровеносных сосудов и замедление кровообращения. Полученные результаты показывают, что развитие диабета вызывает изменения в церебральной микроциркуляторной системе, и методы TLSI могут быть эффективно использованы для количественной оценки этих изменений.
Применение обработки цветных изображений и низкокогерентной оптической компьютерной томографии для оценки адгезионных поверхностей зубных реставраций.
Авторы): Надежда О.Бессуднова; Ольга Анатольевна Шляпникова; Сергей Б. Вениг; Элина А. Генина; Садовников Александр Васильевич
Показать аннотацию
Долговечность адгезионных поверхностей раздела между дентином и полимерным материалом в композитных реставрациях на основе смол остается проблемой клинической стоматологии. В настоящем исследовании эволюция связанных интерфейсов в биологически активной среде оценивается in vivo.Новый метод визуальной диагностики in vivo, который включает цифровую обработку цветных изображений композитных реставраций и позволяет оценивать качество адгезивного интерфейса с течением времени, был разработан и испытан на группе добровольцев. Однако применение метода ограничивается анализом поверхностных адгезионных поверхностей раздела. Низкокогерентная оптическая компьютерная томография (ОКТ) была испытана как мощный неинвазивный инструмент для in vivo, in situ клинической диагностики адгезивных поверхностей раздела с течением времени.В долгосрочной перспективе мониторинг адгезивной поверхности раздела с использованием стандартных методов клинической диагностики наряду с анализом цветных изображений и ОКТ может позволить объективировать и прогнозировать клиническую долговечность реставраций на основе композитов с адгезивными поверхностями.
Микрообработка поверхности твердых тканей зубов человека излучением эрбиевых лазеров среднего инфракрасного диапазона
Авторы): Андрей В.Беликов; Ксения В. Шатилова; Алексей В. Скрыпник
Показать аннотацию
Описан новый метод лазерного лечения твердых тканей зуба. Метод заключается в формировании регулярных микродефектов на поверхности ткани излучением эрбиевого лазера среднего инфракрасного диапазона с коэффициентом распространения M ² <2 (микропроцессорная обработка Er-лазером). Предложенный метод использовался для подготовки поверхности твердых тканей зуба перед пломбированием для повышения прочности сцепления между поверхностью тканей и реставрационными материалами, уменьшения микроподтекания между поверхностью тканей и реставрационными материалами, а также для профилактики кариеса в результате повышения микротвердости и кислотостойкости зубной эмали. .
Измерение коэффициента диффузии пропиленгликоля в ткани кожи.
Авторы): Вадим Д. Генин; Алексей Н. Башкатов; Элина А. Генина; Валерий Васильевич Тучин
Показать аннотацию
Оптическое очищение кожи крысы под действием пропиленгликоля было изучено ex vivo .Было обнаружено, что коллимированное пропускание образцов кожи увеличивалось, тогда как вес и толщина образцов уменьшались при проникновении пропиленгликоля в ткань кожи. Обсуждается механизм оптического просветления под действием пропиленгликоля. Коэффициент диффузии пропиленгликоля в ткани кожи ex vivo был оценен как (1,35 ± 0,95) × 10 ^-7 см ² / с с учетом кинетики как веса, так и толщины образцов кожи. .Представленные результаты могут быть полезны для совершенствования многих методов лазерной терапии и оптической диагностики кожных заболеваний и локализации подкожных новообразований.
Визуализация времени жизни флуоресценции для глубоко укоренившегося флуорофора в мутной среде
Авторы): А. В. Хилов; И. И. Фикс; В. И. Плеханов; М.Ю. Кириллин; И. В. Турчин
Показать аннотацию
Для правильной идентификации флуорофоров при визуализации времени жизни флуоресценции в vivo важно учитывать расширение кривой кинетики флуоресценции из-за рассеяния и поглощения света в мутной среде. Это расширение приводит к разнице между реальным и измеренным сроками жизни флуоресцентного агента.Мы исследовали этот эффект для сред с различными оптическими свойствами и временем жизни, соответствующими реальным флуорофорам, с помощью моделирования методом Монте-Карло. Мы обнаружили, что для глубины флуорофора до 15 мм при приведенном коэффициенте рассеяния от 0,15 до 4,8 мм ^-1 и коэффициенте поглощения от 0,0025 до 0,08 мм ^-1 эта разница несущественна для долгоживущих флуорофоров (типичные флуоресцентные белков), однако это следует учитывать для флуорофоров со временем жизни в несколько сотен пикосекунд.Результаты численного моделирования подтверждены результатами модельного эксперимента.
Анализ трансплантатов клетка-ткань в условиях невесомости с помощью конфокальной флуоресцентной микроскопии
Авторы): Л. Т. Волова; М. Н. Милякова; В. В. Россинская; Болтовская В. В.; Кулагина Л. Н.; Л. В. Курганская; Тимченко П.Е .; Э.В. Тимченко; Лариса А Жердева Таскина
Показать аннотацию
Представлены результаты исследований по мониторингу жизнеспособных клеток в трансплантате клеточной ткани с помощью конфокальной лазерной флуоресцентной микроскопии при 488 нм и 561 нм с использованием флуорофора иодида пропидия (пропидия йодид, PI Sigma Aldrich USA). Обработка полученных изображений проводилась с помощью программного обеспечения ANDOR.Экспериментально показано, что метод конфокальной флуоресцентной микроскопии является одним из информационных методов обнаружения клеток, заселенных на трехмерном бионосителе с разрешением не менее 400 нм. Анализ полученных микрофотографий позволяет предположить, что клетки, находившиеся в бионосителе в течение 30 дней в синхронном наземном эксперименте, сохранили свою жизнеспособность по сравнению с аналогичным космическим экспериментом, в котором клетки практически не обнаруживались в бионосителе.
Спектральные характеристики эндоплазматической подвижности плазмодия Physarum polycephalum
Авторы): Т.И. Авсиевич; К. Э. С. Галеб; С. В. Фролов; Проскурин С.Г.
Показать аннотацию
Реализован спектральный Фурье-анализ экспериментально полученных зависимостей скорости от времени, V (t) , подвижности эндоплазмы челнока в изолированной нити плазмодия слизистой плесени Physarum Polycephalum . V (t) регистрацию проводили в нормальных условиях и после обработки ингибиторами дыхания, что привело к полному прекращению эндоплазматического движения в нити.Спектральный анализ зависимости скорости эндоплазмы от времени позволяет получить две различные гармонические составляющие в спектрах. Их соотношение оказалось постоянным во всех случаях ν2 / ν1 = 1,97 ± 0,17. После вымывания ингибиторов дыхательная система приходит в норму, постепенно восстанавливая со временем активность обоих источников гармонических колебаний. Расчетные зависимости скорости от времени с хорошей точностью соответствуют экспериментальным данным.
Спектроскопическое исследование микробного сообщества в зонах хемоклина реликтовых меромиктических озер, отделяющихся от Белого моря
Авторы): Анастасия В.Харчева; Елена Д. Краснова; Дмитрий А. Воронов; Светлана Валерьевна Пацаева
Показать аннотацию
В результате исследований последних лет на карельском побережье Белого моря открыто более десяти реликтовых озер, находящихся на разных этапах отделения от моря. Пять из них расположены недалеко от Беломорской биологической станции имени Николая Перцова МГУ.Такие разделенные озера интересно исследовать своей устойчивой вертикальной стратификацией. Слои воды различаются не только температурой, соленостью и другими физико-химическими характеристиками и оптическими свойствами, но также населенными микроорганизмами и качеством растворенного органического вещества. Для изучения фототропных организмов в воде, взятой с разной глубины, мы использовали спектроскопические методы. Идентификация основных полос в спектрах поглощения и флуоресценции показала, что существуют две основные группы фотосинтезирующих организмов в окислительно-восстановительной зоне (хемоклин): одноклеточные водоросли, содержащие хлорофилл а, и зеленые серные бактерии с бактериохлорофиллами c , d , e .Спектральные данные сравнивались с физико-химическими характеристиками водного слоя (температура, соленость, pH, растворенный кислород и освещенность солнечным светом на определенной глубине). Это дало возможность сравнить вертикальные профили концентрации кислорода и сероводорода с количеством и распределением кислородных и аноксигенных фототрофных микроорганизмов. Максимальная численность как водорослей, так и зеленых серобактерий была достигнута в пределах окислительно-восстановительной зоны. Типичная толщина слоя с наибольшей концентрацией микроорганизмов не превышала 10-20 см.
Картирование города Самары с выделением участков с дегазацией водорода с помощью рамановской спектроскопии.
Авторы): Тимченко Е.В.; Тимченко П.Е .; Жердева Л.А. Таскина; Н. В. Трегуб; Селезнева Е.А.
Показать аннотацию
Одним из осложняющих экологическую ситуацию факторов является дегазация земель.Высокая концентрация водорода возле несущих металлических конструкций может ослабить их в результате охрупчивания. В связи с этим актуальны проблемы изучения концентрации водорода в почве и влияния водорода на живые организмы. Однако выход глубокого водорода носит залповый характер. Решить эту проблему могут растительные биообъекты как локальные интегральные индикаторы. В качестве объекта исследования был выбран одуванчик (Taráxacum). Сбор объектов производился из зоны дегазации и зоны без дегазации.Выбор зоны дегазации обусловлен информацией, предоставленной Приволжским филиалом Института геологии и разведки ископаемых видов топлива Самарской области. Экспериментальные исследования влияния водорода на оптические свойства растений проводились с использованием комплекса рамановской спектроскопии и конфокальной микроскопии. Проведены лабораторные и полевые исследования. Рамановская спектроскопия реализована на экспериментальном стенде, включающем источник излучения, волоконную систему сбора и подачи излучения и спектрофотометр SR-303i со встроенной цифровой камерой ANDOR DV-420A-OE (1024 * 256).Экспериментальный стенд позволяет работать в спектральном диапазоне 180 — 1200 нм с точностью регистрации около 0,2 нм. Детальный анализ структурных изменений растительных клеток под воздействием водорода выполнен с помощью конфокальной микроскопии.
Фотодинамическое повреждение изолированного нейрона рака и окружающих глиальных клеток: роль p53
Авторы): С.А. Шарифулина; Узденский А.Б.
Показать аннотацию
Проапоптотический фактор транскрипции р53 участвует в клеточных ответах на повреждающие воздействия. Используя его ингибитор пифитрин-α и активаторы теновин-1, RITA и WR-1065, мы изучили его возможное участие в инактивации и гибели изолированного нейрона механорецептора раков и сателлитных глиальных клеток, индуцированных фотодинамической обработкой, сильным индуктором окислительного стресса.В темноте активация p53 теновином-1 или WR-1065 сокращала активность изолированных нейронов. Теновин-1 и WR-1065 индуцировали апоптоз глиальных клеток, тогда как пифитрин-α был антиапоптозом. Таким образом, p53 опосредует апоптоз глии и подавление нейрональной активности после аксотомии. Теновин-1, но не другие модуляторы р53, индуцировал некроз аксотомированных нейронов и окружающей глии, возможно, через р53-независимый путь. При фотодинамической обработке активаторы p53 теновин-1 и RITA усиливали апоптоз глии, что указывает на проапоптотическую активность p53.Фотоиндуцированный некроз нейронов и глии подавлялся теновином-1 и, как это ни парадоксально, пифитрином-α. Модуляция фотоиндуцированных изменений нейрональной активности и некроза нейронов и глии, возможно, не зависела от р53. Различные эффекты модуляторов p53 на нейрональные и глиальные ответы на аксотомию и фотодинамическое воздействие, по-видимому, были связаны с разными сигнальными путями в нейронах и глиальных клетках.
Роль изоформ NO-синтазы в ФДТ-индуцированном повреждении нейронов и глиальных клеток
Авторы): В.Д. Ковалева; Е. В. Бережная; Узденский А.Б.
Показать аннотацию
Оксид азота (NO) является важным вторичным посредником, участвующим в реализации различных функций клетки. Он регулирует различные физиологические и патологические процессы, такие как нейротрансмиссия, реакции клеток на стресс и нейродегенерация. NO-синтаза — это семейство ферментов, которые синтезируют NO из L-аргинина.Активность различных изоформ NOS зависит как от эндогенных, так и от экзогенных факторов. В частности, он регулируется окислительным стрессом, вызванным фотодинамической терапией (ФДТ). Мы изучили возможную роль NOS в регуляции выживания и гибели нейронов и окружающих глиальных клеток в условиях фотоокислительного стресса, вызванного фотодинамической обработкой (PDT). Рецептор растяжения рака, состоящий из одного идентифицированного сенсорного нейрона, окруженного глиальными клетками, является простым, но информативным модельным объектом.Его фотосенсибилизировали алюмофталоцианиновым фотосенсом (10 нМ) и облучали лазерным диодом (670 нм, 0,4 Вт / см2). Антинекротическое и проапоптотическое действие NO на глиальные клетки было обнаружено с помощью ингибиторного анализа. Мы показали роль индуцибельной NO-синтазы в фотоиндуцированном апоптозе и участие нейрональной NO-синтазы в фотоиндуцированном некрозе глиальных клеток в изолированном рецепторе растяжения рака. Активацию NO-синтазы оценивали с использованием гистохимии NADPH-диафоразы, маркера нейронов, экспрессирующих фермент.Активацию NO-синтазы в изолированном рецепторе растяжения рака оценивали как функцию времени после ФДТ. Фотодинамическая обработка индуцировала временное повышение активности NO-синтазы, а затем медленно ингибировала этот фермент.
Участие NF-κB в индуцированной ФДТ гибели глиальных и нервных клеток раков
Авторы): Е.В.Бережная; М. А. Негинская; В. Д. Ковалева; М. В. Рудковский; Узденский А.Б.
Показать аннотацию
Фотодинамическая терапия (ФДТ) используется для избирательного разрушения клеток, в частности, для лечения опухолей головного мозга. Однако фотодинамическое воздействие повреждает не только опухолевые клетки, но и здоровые нейроны и глиальные клетки. Чтобы изучить возможную роль NF-κB в фотодинамическом повреждении нейронов и глиальных клеток, мы исследовали комбинированный эффект фотодинамической обработки и модуляторов NF-κB: активатора бетулиновой кислоты или ингибиторов партенолида и CAPE на изолированный рецептор растяжения рака, состоящий из одиночный нейрон, окруженный глиальными клетками.В качестве источника света использовался лазерный диод (670 нм, 0,4 Вт / см2). Ингибирование NF-κB во время PDT увеличивало продолжительность возбуждения нейронов и некроза глии и уменьшало некроз нейронов и апоптоз глии. Активация NF-κB во время PDT увеличивала некроз нейронов и апоптоз глии и уменьшала некроз глии. Разница между эффектами модуляторов NF-κB на фотосенсибилизированные нейроны и глиальные клетки указывает на различие в путях передачи сигналов, опосредованных NF-κB, в этих типах клеток. Таким образом, NF-κB участвует в индуцированном PDT укорочении нейронов, некрозе нейронов и глии и апоптозе глиальных клеток.
Радахлорин как фотосенсибилизатор
Авторы): М. А. Негинская; Е. В. Бережная; М. В. Рудковский; Узденский А.Б.
Показать аннотацию
Радахлорин представляет собой фотосенсибилизатор на основе хлора, используемый в настоящее время в фотодинамической терапии (ФДТ).Мы изучали фотодинамическое действие радахлорина на нейроны и окружающие глиальные клетки. В качестве моделей использовали рецептор растяжения живота у раков и брюшной нервный канатик. Спектр поглощения радахлорина содержал максимумы при 420 и 654 нм и максимум флуоресценции при 664 нм. Рецептор растяжения раков радахлорин локализуется преимущественно в глиальной оболочке и лишь незначительно проникает в нейрон. Радахлорин быстро накапливался в ткани нервного шнура в течение 30 мин. Его выведение в растворе без красителя происходило медленнее: потеря 11% за 2 часа.Радахлорин-ФДТ инактивировал нейрон, индуцировал некроз нейронов и глиальных клеток и глиальный апоптоз при таких низких концентрациях, как 10 ^-10 -10 ^-9 М. быстро накапливается в нервной ткани, в основном в глиальных клетках. Высокая фотодинамическая эффективность, спектр адсорбции с красным максимумом в «окне прозрачности», быстрое накопление и выведение характеризуют Радахлорин как перспективный фотосенсибилизатор для фотодинамической терапии.
Ингибирование фотодинамического гемолиза Gratiola officinalis L.извлекать
Авторы): Натали Ткаченко; Александр Правдин; Георгий Теренюк; Никита Наволокин; Мария Курчатова; Наталья Полуконова
Показать аннотацию
На модели фотодинамического гемолиза изучены мембранопротекторные свойства антиоксиданта растительного происхождения, Gratiola officinalis L., были изучены на основе его способности ингибировать фотоповреждение мембран сенсибилизированных эритроцитов. Изучено влияние различных концентраций антиоксиданта на фотодинамический гемолиз; выявлено влияние времени инкубации на мембранопротекторные свойства экстракта Gratiola officinalis L. .
Внутримолекулярный фотоиндуцированный перенос электрона флуоресцентных зондов на основе 1,8-нафталимида и производных анилина
Авторы): Наталья А.Бурмистрова; Светлана Петровна Муштакова; Руфина А. Зильберг; Иван Васильевич Вакулин; Аксель Дюркоп
Показать аннотацию
Влияние конформации и электронной структуры флуоресцентных зондов на основе 1,8-нафталимида и производных анилина (4-метоксианилина и N, N-диметил-п-фенилендиамина) на внутримолекулярный фотоиндуцированный перенос электронов (ПЭТ) исследовали с помощью теории функционала плотности. расчеты (B3LYP / 6-31G (d, p)).Мы установили ограниченное вращение вокруг спейсерных связей модельных соединений, а их протонированные и окисленные формы не блокируют сближение атомов азота, участвующих в переносе электрона, на расстоянии ~ 3 Å, что является адекватным для ПЭТФ. Расчетные значения свободной энергии протонирования для газовой фазы (ΔG ²⁹⁸ _r) показывают, что исследованные флуоресцентные зонды протонируются преимущественно на атомах азота донорной части. Население электронов и локализация пограничных орбиталей (LUMO, HOMO, HOMO _-1) на донорной и акцепторной частях трансформируются при протонировании и одноэлектронном окислении флуоресцентных зондов.Результаты показывают, что появление или исчезновение ПЭТ можно предсказать по разнице энергий между граничными орбиталями и природой их расположения донорных и акцепторных фрагментов, что согласуется с теорией ПЭТ и наблюдаемыми экспериментальными данными.
Тушение фотовозбужденных состояний хромофоров белков и вводимых в макромолекулы белков флуоресцентных зондов ионами тяжелых металлов
Авторы): А.Г. Мельников; О. А. Дьячук; Г. В. Мельников
Показать аннотацию
Исследованы процессы тушения фотовозбужденных состояний флуоресцентных зондов и тушения флуоресценции хромофоров сывороточного альбумина человека (ЧСА) ионами тяжелых металлов (ТМ): катионами Tl ⁺, Pb ²⁺, Cu ²⁺, Cd ²⁺ и анион йода (I ^—).В качестве флуоресцентного зонда использовали краситель из ксантенового ряда — эозин. По тушению флуоресценции белковых хромофоров мы обнаружили влияние ТМ на структуру белков, приводящее к смещению пика флуоресценции триптофанила ЧСА. Это можно объяснить денатурацией белков под действием тяжелых металлов и проникновением воды во внутреннюю среду ЧСА триптофана. Установлено, что константа тушения фосфоресценции зонда намного выше флуоресценции, что объясняется значительно большим временем жизни фотовозбужденных состояний флуоресцентных зондов в триплетном состоянии, чем в синглетном.
Сравнительное исследование выживаемости глиальных клеток и клеток, слагающих стенки кровеносных сосудов вентрального нервного канатика ракообразных после фотодинамической обработки
Авторы): Михаил Сергеевич Колосов; Елена Шубина
Показать аннотацию
Фотодинамическая терапия — перспективный метод лечения рака головного мозга.Важно иметь информацию об относительной выживаемости различных типов клеток нервной ткани во время фотодинамической обработки. В частности, для разработки щадящей стратегии фотодинамической терапии опухолей головного мозга, которая преследует как полное устранение злокачественных клеток, которые обычно имеют глиальное происхождение, так и в то же время сохранение нормального кровообращения, а также нормальных глиальных клеток в организме. мозг. Целью данной работы было провести сравнительное исследование выживаемости глиальных клеток и клеток, слагающих стенки кровеносных сосудов после фотодинамической обработки, на простом модельном объекте — брюшном нервном канатике ракообразных.
Исследование показателей костного мозга и периферической крови крыс с сахарным диабетом и трансплантированной опухолью печени после внутривенного введения золотых наностержней.
Авторы): Наталия Ивановна Дихт; Алла Борисовна Бучарская; Галина Н. Маслякова; Георгий Сергеевич Терентюк; Ольга В. Матвеева; Никита Анатольевич Наволокин; Борис Н. Хлебцов; Николай Г.Хлебцов
Показать аннотацию
В ходе исследования была проведена оценка влияния золотых наностержней на морфологические показатели красного костного мозга и периферической крови крыс с диабетом и трансплантированной опухолью печени после внутривенного введения золотых наностержней. Использовались золотые наностержни длиной 41 ± 8 нм и диаметром 10,2 ± 2 нм, синтезированные в лаборатории нанобиотехнологий ИБФПМ РАН (Саратов).После внутривенного введения золотых наностержней в крови животных контрольной группы наблюдалось снижение лейкоцитов, тромбоцитов и лимфоцитов. Отмечено уменьшение количества зрелых клеточных элементов лейкоцитарного зародыша в костном мозге — колотых нейтрофилов и сегментированных лейкоцитов, а также увеличение незрелых элементов — метамиелоцитов, что свидетельствует об активации лейкоцитарного зародыша после введения наночастиц. Отмечено уменьшение количества лейкоцитов в крови и увеличение клеточных элементов лейкоцитарного зародыша в костном мозге, что свидетельствует об активации лейкоцитарного зародыша у крыс с аллоксановым диабетом и трансплантированными опухолями.Изменения морфологических показателей крови и костного мозга свидетельствуют о стимуляции миелоцитарных отростков кроветворения в костном мозге в результате уменьшения зрелых клеток периферической крови после введения наночастиц золота.
Влияние термоударных нагрузок на стабильность адгезионных поверхностей дентин-композитный полимерный материал
Авторы): Надежда О.Бессуднова; Ольга Анатольевна Шляпникова; Сергей Б. Вениг; Грибов Андрей Николаевич
Показать аннотацию
В последние несколько десятилетий проблема долговечности и прочности адгезионных поверхностей раздела между твердыми тканями зуба и композитными материалами на основе смол вызывает большой интерес среди стоматологов и клиницистов. Эти параметры частично определяются механическими свойствами клеевой системы.В настоящем исследовательском проекте наноиндентирование было исследовано для проверки твердости стоматологических адгезивных систем. Была проведена серия лабораторных экспериментов для изучения влияния времени светового отверждения и явления ингибирования кислорода на твердость светоотверждаемого адгезионного материала. В качестве материала для испытаний была выбрана адгезивная система Adper ^TM Single Bond (3M ESPE). Анализ экспериментальных данных показал, что максимальные значения твердости наблюдались после того, как материал был отвержден светом в течение 20 секунд, как указано в руководстве по времени полимеризации адгезивной системы.Экспериментальные исследования влияния ингибирования кислорода на твердость адгезивной системы показали, что удаление дисперсного слоя приводит к увеличению твердости адгезивной системы. Длительная выдержка полимеризованного материала адгезивной системы на открытом воздухе при комнатной температуре не привела к изменению его твердости, что, вероятно, было обусловлено взаимным действием конкурирующих процессов ингибирования кислорода воздуха и направленного светового отверждения.
Лиофилизированные квантовые точки с полимерным покрытием для перспективного биомедицинского применения
Авторы): Валентина В.Гофтман; Анна В. Гайнбух; Елизавета Васильевна Панфилова; Борис Н. Хлебцов; Ирина Ю. Горячева
Показать аннотацию
Сублимационная сушка, известная как лиофилизация, рассматривалась как возможный метод улучшения долговременной стабильности коллоидных люминесцентных квантовых точек (КТ) для перспективного биомедицинского применения.В статье описывается синтез биосовместимых КТ ядро / оболочка на основе CdSe и обсуждаются их оптические и физические свойства до и после сушки вымораживанием. Важно отметить, что высушенные наночастицы могут храниться в течение длительного времени в обычных условиях, а затем могут быть легко повторно диспергированы в воде при желаемой концентрации без таких жестких манипуляций, как обработка ультразвуком или нагревание. В данной работе для пегилирования КТ были использованы два производных ПЭГ-амина: моноамин Jeffamine M1000 и диамин JeffamineED-2003.Использование разных джеффаминов позволяет получать КТ с разной длиной цепей ПЭГ и разным ζ-потенциалом. Изучено влияние полимерной композиции на оптические свойства нанокристаллов и их стабильность после сублимационной сушки.
Оптическое увеличение фотоинтегрированных решеток микро- и нанопериодической восприимчивости
Авторы): Виталий А Смирнов; Любовь И.Вострикова
Показать аннотацию
Показано, что нелинейные фотоинтегрированные решетки микро- и нанопериодической восприимчивости второго порядка с очень малыми амплитудами, предварительно зарегистрированные с помощью мощного бихроматического лазерного излучения в аморфных стеклянных материалах, могут быть увеличены на несколько порядков ниже действие простого когерентного монохроматического излучения.Оптическое увеличение малых решеток происходит независимо от поляризации и направления распространения оптического усиливающего излучения и достигается на различных длинах волн. Наблюдаемое явление не может быть объяснено только нелинейным взаимодействием волн в среде, а также может быть связано с процессами микроскопической асимметрии оптических переходов между локальными центрами в изотропной среде, что приводит к появлению и росту полностью оптически индуцированных малых микропроцессоров. — и нанопериодическое разделение электрических зарядов внутри образца.Обсуждаются возможные механизмы, которые могут быть ответственны за наблюдаемые эффекты в изученных фосфатных стеклах.
Перспективы фотомодификации стеклянных материалов для создания частотных микро- и нанопреобразователей.
Авторы): Виталий Александрович Смирнов; Любовь Ивановна Вострикова
Показать аннотацию
Рассмотрены перспективы фотомодификации различных материалов стекла для создания микро- и нанопреобразователей оптической частоты.Экспериментальные результаты нелинейных преобразований видимого лазерного излучения на фотоинтегрированных объемных решетках второго порядка восприимчивости, изготовленных в изотропных стеклянных материалах под действием импульсного мощного бихроматического межкогерентного излучения YAG: Nd-лазер. Экспериментальные исследования преобразования частоты светового лазерного излучения проводились в потенциально перспективных материалах с вариациями химического состава основной матрицы, а также с небольшими изменениями дополнительных легированных концентратов.Отдельное внимание было уделено рассмотрению образцов с содержанием редкоземельных элементов и проведен детальный анализ влияния химического состава.
Нелинейное преобразование света в фотоинтегрированных решетках микро- и нанопериодической восприимчивости
Авторы): Виталий Александрович Смирнов; Любовь Ивановна Вострикова
Показать аннотацию
Представлено теоретическое рассмотрение нелинейного преобразования света в фотоинтегрированных решетках микро- и нанопериодической восприимчивости, которые могут быть созданы в различных изотропных материалах.Явления удвоения частоты света и параметрического усиления света в преобразованной изотропной среде исследуются с учетом реалистичной картины возможного образования пространственных структур второго порядка восприимчивости с микро- и нанопериодичностями под действием пересекающихся гауссовых пучков. основной и удвоенной гармоник взаимного когерентного мощного лазерного излучения. Развитая теория основана на модели образования долгоживущего электростатического поля в изотропном материале посредством когерентного фотогальванического эффекта и дает интересные особенности процессов удвоения частоты и параметрического усиления света, связанные с формирование долгоживущих структур восприимчивости в объемных средах.В отличие от хорошо известных нелинейных кристаллов было продемонстрировано, что при фотоинтегрированной пространственно-периодической восприимчивости есть возможность получить новый режим двухлучевого преобразования частоты света. Изучены фундаментальные свойства явлений и обсуждаются возможные механизмы процессов.
Усовершенствованные методы синтеза гидрофилизированных квантовых точек CdSe
Авторы): Д.В. Потапкин; И. С. Жаркова; И.Ю. Горячева
Показать аннотацию
Квантовые точки являются яркими и стабильными источниками флуоресцентного сигнала, но для большинства приложений они нуждаются в дополнительной стадии гидрофилизации. К сожалению, большинство существующих подходов приводят к тушению флуоресценции КТ, поэтому существует потребность в дополнительном увеличении яркости гидрофилизированных КТ, например, УФ-облучении, которое можно использовать как на нерастворимых в воде КТ с лигандами олеиновой кислоты (в толуоле), так и на покрытых гидрофилизированными КТ. с УФ-устойчивым полимером (в водном растворе).Для синтеза ярких водорастворимых флуоресцентных меток коллоидные квантовые точки CdSe / CdS / ZnS покрывали дендримером ПАМАМ и облучали УФ-лампой в кварцевых кюветах в течение 3 часов при комнатной температуре, а затем сравнивали с контрольным образцом.
Люминесцентные растворы и пленки новых комплексов европия с хелатирующими лигандами
Авторы): Анастасия В.Харчева; Алексей В. Иванов; Наталья Евгеньевна Борисова; Татьяна Петровна Каминская; Светлана В. Пацаева; Владимир В. Попов; Виктор Иванович Южаков
Показать аннотацию
Разработка новых комплексов редкоземельных элементов (РЗЭ) с хелатирующими органическими лигандами открывает возможность целенаправленного изменения состава и структуры комплексов и, следовательно, настройки их оптических свойств.Для улучшения координационных свойств и фотофизических характеристик соединений РЗЭ синтезированы новые лиганды, содержащие в своей структуре два пиридиновых кольца. Комплексы трехвалентного европия с новыми хелатирующими лигандами исследованы методами люминесцентной и абсорбционной спектроскопии, а также атомно-силовой микроскопии. Люминесцентные свойства новых соединений изучались как для растворов, так и для пленок, нанесенных на твердый носитель. Все комплексы демонстрируют характерную красную люминесценцию иона Eu (III) с абсолютным квантовым выходом люменесценции в полярном растворе ацетонитрила от 0.От 21 до 1,45%, а время выброса — от 0,1 до 1 мс. Спектры возбуждения координационных комплексов Eu соответствуют полосам поглощения хелатирующего лиганда. Уровни энергии триплетного состояния новых лигандов определяли по фосфоресценции при 77 K соответствующих комплексов Gd (III). Морфология пленок комплексов европия с различными заместителями в органических лигандах исследована методом атомно-силовой микроскопии (АСМ). Это сильно зависит как от типа заместителя в органическом лиганде, так и от скорости вращения устройства для центрифугирования.Новые комплексы европия с хелатирующими лигандами, содержащими дополнительные пиридиновые фрагменты, представляют собой выдающихся кандидатов в люминофоры с улучшенными люминесцентными свойствами.
Оптическая вращательная дисперсия и круговой дихроизм пленок на основе хитозана в виде полисолей и полиоснований
Авторы): Ольга Н. Малинкина; Анна Б.Шиповская; Ольга Федоровна Казмичева
Показать аннотацию
Морфология поверхности и оптическая активность пленок на основе хитозана в различных химических формах исследованы методами сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии, спектрополяриметрии. Эти образцы пленок используются в качестве подложек для оптических волноводов, сорбционного материала и в качестве подложек для культивирования клеток, тканевой инженерии и каркасных конструкций.Установлены существенные различия структурно-морфологического рельефа тонких пленок хитозана разных химических форм. Обнаружено, что спектры оптической вращательной дисперсии и кругового дихроизма пленок хитозана в виде полисолей и полиоснований существенно различаются по абсолютным значениям оптического вращения плоского и циркулярно поляризованного света.
Определение структуры комплементарных пар Адэ-Ура в различных фазовых состояниях по ИК-спектрам.
Авторы): ГРАММ.N. Ten; О. Е. Глухова; Семагина А.М.; М. М. Слепченков; В. И. Баранов
Показать аннотацию
Рассчитаны параметры водородных мостиков и спектры колебаний комплементарных пар аденин-урацил, образованных Уотсоном-Криком и Хугстином, и двух обратных им структур. Проведенный анализ показывает, что благодаря характерным колебаниям ИК-спектров в области 1600-1800 и 2900-3500 см ^-1 можно однозначно идентифицировать каждую из четырех пар в газовой фазе и водном растворе.
Цифровая голографическая микроскопия в темном поле без линз для трехмерного отслеживания микрочастиц
Авторы): Олег В. Гришин; Иван Васильевич Федосов; Валерий Васильевич Тучин
Показать аннотацию
Мы представляем новую технику для трехмерного отслеживания микро- и наночастиц с помощью оригинального темнопольного голографического микроскопа без линз.Сочетая в себе принципы безлинзовой и темнопольной микроскопии, этот метод позволяет с высокой точностью локализовать микро- и наночастицы с помощью одной голограммы, полученной с помощью компактной установки, построенной с минимальным использованием оптических компонентов. В статье представлены методика локализации частиц, экспериментальная установка, методика цифровой коррекции сферической аберрации, результаты моделирования и экспериментальные данные.
Формальная теория дифракционной фазовой микроскопии
Авторы): Александр Кальянов; Наталья Талайкова; Владимир Рябухо
Показать аннотацию
В работе использован подход фурье-оптики, описывающий формальную теорию дифракционного фазового микроскопа (ДФМ).Приведено окончательное выражение для оптического поля в плоскости регистрации. Оптимальный диаметр пространственного фильтра и числовая апертура рассчитываются теоретически. DPM используется в работе для реконструкции фазовой карты эритроцитов в препарате крови. Экспериментально показано влияние диаметра окон фильтра на восстановление фазовой карты.
Влияние дисперсии показателя преломления на формирование импульса в интерферометрии белого света
Авторы): Владислав В.Лычагов; Антон Ю. Сдобавов; Рябухо Владимир Павлович
Показать аннотацию
Обсуждаются особенности формирования интерференционного сигнала в интерферометре белого света с нескомпенсированным дисперсионным слоем. Особое внимание было уделено зависимости положения интерференционного импульса от свойств диспергирующего слоя. Фазовый показатель преломления слоя имеет тенденцию быть по существу нелинейной функцией длины волны в пределах широкой полосы излучения теплового источника света со сверхнизкой когерентностью.В этом случае именно групповая дисперсия показателя преломления начинает оказывать влияние на формирование интерференционного сигнала. Экспериментально показано, что влияние заключается в нелинейной зависимости положения интерференционного импульса от геометрической толщины диспергирующего слоя. Результаты показывают, что несовпадение показателей преломления диспергирующего слоя и компенсатора, в-третьих, может привести к смещению интерференционного сигнала на величину порядка ширины импульса.
Моделирование спектральной отражательной способности слоев ZnO, полученных с помощью Atomic Layer Deposition, для применения в оптических волоконных интерферометрических датчиках Фабри-Перо
Авторы): Павел Вежба; Малгожата Енджеевска-Щерска
Показать аннотацию
Пригодность слоев оксида цинка (ZnO), выращенных с использованием атомного осаждения слоев, для работы с внешними оптоволоконными сенсорами Фабри-Перо исследуется с использованием численной модели.Спектры отражения, полученные с использованием разработанной модели, указывают на то, что применение этих слоев в оптических датчиках Фабри-Перо внешнего типа затруднено, так как может потребоваться источник с шириной спектра около 300 нм. Была приготовлена серия слоев ZnO, выращенных на торцах световода SMF-28, и их спектры отражения были записаны с помощью анализатора оптического спектра для проверки результатов моделирования. Спектры содержат серию пиков, не предсказываемых моделью, что объясняется двухмодовым распространением в волокне SMF-28, соединяющем слой ZnO с остальной частью измерительной системы.
Современные цифровые методы анализа кровотока с использованием подхода µPIV
Авторы): Курочкин Максим Анатольевич; Полина Анатольевна Тимошина; Иван Васильевич Федосов; Валерий Васильевич Тучин
Показать аннотацию
Разработана цифровая оптическая система, ориентированная на работу с лабораторными животными для прижизненной капилляроскопии.Он реализует подход на основе велосиметрии с изображением частиц (PIV) для измерения скорости красных кровяных телец в капиллярах желудка лабораторных крыс. Предлагается метод компенсации непроизвольного смещения изображений капиллярной сети. Алгоритм стабилизации изображения основан на корреляции отслеживания признаков. Экспериментально продемонстрирована эффективность разработанного алгоритма стабилизации изображения. Приведены результаты анализа капиллярного кровотока.
Полнопольная оптическая когерентная томография спектральной области на основе AOTF
Авторы): Александр Мачихин; Александр Висковатых; Витольд Пожар; Людмила Бурмак
Показать аннотацию
Предложена, реализована и апробирована методика спектральной фильтрации интерференционных изображений в полнопольной оптической когерентной томографии.Он основан на спектральной селекции света в канале регистрации интерферометра с помощью формирующего акустооптического перестраиваемого фильтра. Показано, что дифракция двух мешающих оптических лучей на одной и той же ультразвуковой волне не нарушает когерентность. Этот новый метод, который можно назвать полнопольной оптической когерентной томографией на основе настраиваемого фильтра изображения (TIF FF SD OCT), применим для трехмерной визуализации поверхности и внутренней структуры оптически неоднородных биомедицинских объектов с умеренным спектральным, латеральным и осевое разрешение, но с довольно высокой скоростью.
Экспериментальное исследование искажений волнового фронта, вызываемых формирователями спектральных изображений на основе AOTF для биомедицинских приложений.
Авторы): А.С. Мачихин; В. И. Батшев; Ю. А. Фирсенкова
Показать аннотацию
Обсуждаются системы спектральной визуализации на основе акустооптических перестраиваемых фильтров (AOTF) для неинвазивной фотолюминесцентной диагностики.Рассмотрена проблема искажения изображения из-за АО взаимодействия, приводящего к неточности спектральных измерений. Существующие методы калибровки AOTF не дают полной информации о структуре изображения и отдельных аберрациях. Предлагается восстановить разность оптических путей (OPD), вызванную AOTF. Для этого была собрана экспериментальная установка на основе датчика Шака-Гартмана. Показано, что он позволяет определить величину основных аберраций двойной АОПФ — меридиональной и сагиттальной комы и некоторых компонентов высокого порядка.Спектральная зависимость OPD и его компонентов довольно слабая и показывает небольшое хроматическое искажение изображения. Полученные данные хорошо согласуются с результатами теоретических исследований двойных АОПФ. Измерение волнового фронта может быть эффективно использовано для изучения и оптимизации существующих спектральных формирователей изображения на основе AOTF. Эффективность этого метода продемонстрирована на измерении спектров реальных биомедицинских тканей, полученных с помощью имидж-сканера на основе эндоскопической AOTF.
Индивидуальная система прогноза результатов хирургического лечения сердечно-сосудистой системы человека.
Авторы): Анастасия А.Голядкина; Алексей А. Калинин; Ирина В. Кириллова; Елена Леонидовна Коссович; Леонид Ю. Коссович; Лияна Р. Менишова; Асель В. Полиенко
Показать аннотацию
Объект исследования: Улучшение качества жизни пациентов с высоким риском инсульта — основная цель разработки системы индивидуального моделирования сердечно-сосудистой системы.Работа посвящена повышению безопасности хирургического лечения нарушений кровоснабжения головного мозга. Объектами исследования являются общая сонная артерия, внутренняя и внешняя сонные артерии и луковица. Методы. Оценивали механические свойства тканей сонных артерий и пластырей, используемых при ангиопластике. Изучены особенности ангиоархитектуры артерий. Нами разработаны и клинически адаптированы компьютерные биомеханические модели, которые характеризуются геометрическим, физическим и механическим сходством с сонной артерией в норме и с патологией (атеросклероз, патологическая извитость и их сочетание).Результаты: Совместная работа практикующих сердечно-сосудистых хирургов и специалистов в области математики и механики позволила успешно провести конечно-элементное моделирование хирургического лечения с учетом различных особенностей техники операции и накладываемых материалов для конкретного пациента. Численный эксперимент позволил выявить факторы, приводящие к снижению кровоснабжения головного мозга и развитию атеросклероза. Моделирование операции по реконструкции сонной артерии у конкретного пациента на основе построенной биомеханической модели продемонстрировало возможность ее применения в клинической практике при приближении численного эксперимента к реальным условиям.
Атомистическое моделирование структурных компонентов гематоэнцефалического барьера
Авторы): О. Е. Глухова; О. А. Гришина; М. М. Слепченков
Показать аннотацию
Гематоэнцефалический барьер, который представляет собой заградительную систему между мозгом и кровеносными сосудами, играет ключевую роль в «изоляции» мозга от ненужной информации и уменьшении «шума» в межнейронной коммуникации.Известно, что барьерная функция ГЭБ строго зависит от исходного состояния организма и существенно меняется с возрастом, особенно при развитии «сосудистых катастроф». Раскрытие механизмов регуляции барьерной функции позволит разработать новые способы доставки нейротрофических препаратов в мозг новорожденного. Целью данной работы является построение атомистических моделей структурных компонентов гематоэнцефалического барьера для выявления механизмов регуляции барьерной функции.
Математическая модель механизма деполяризации проводимой вазореактивности.
Авторы): Анастасия Юрьевна Неганова; Елена Сергеевна Стюхина; Постнов Дмитрий Евгеньевич
Показать аннотацию
Мы обращаемся к проблеме проводимой вазодилатации, явления, которое также известно как функциональная гиперемия.В частности, мы проверяем механизм недекрементального распространения электрических сигналов вдоль слоя эндотелиальных клеток, недавно выдвинутый Figueroa et al. С помощью функционального моделирования мы фокусируемся на возможных нелинейных механизмах, которые могут лежать в основе такой регенеративной передачи импульсов (RPT). Поскольку эндотелиальные клетки (ЭК) обычно известны как электрически невозбудимые, возможная роль ЭК в механизмах RPT не очевидна. С помощью математического моделирования мы проверяем динамическую непротиворечивость гипотезы Фигероа, а также оцениваем возможный вклад определенных ионных токов в предложенный механизм RPT.
Оценка перфузии тканей по данным капиллярной велосиметрии с помощью многокомпонентной модели Виндкесселя
Авторы): Елена Сергеевна Стюхина; Курочкин Максим Анатольевич; Виктор Анатольевич Клочков; Иван Васильевич Федосов; Постнов Дмитрий Евгеньевич
Показать аннотацию
Представлен метод получения информации о перфузии тканей в экспериментах по капиллярной велосиметрии в сочетании с датчиком венозной окклюзии.Метод основан на подборе данных к разработанной математической модели, описывающей перераспределение кровотока, вызванное введенной окклюзией. Используя математическое моделирование, мы идентифицируем сегмент динамики скорости, который соответствует процессу набухания ткани и, таким образом, позволяет количественно его оценить. Мы также сравнили результаты прямого измерения скорости эритроцитов (эритроцитов) с временными курсами, полученными с помощью пальцевых датчиков двух типов: (i) фотоплетизмографический датчик, используемый в пульсометрии, и (ii) пьезоэлектрический датчик для сфигмографии.Полученные результаты позволяют предположить измеримый вклад процесса агрегации эритроцитов в формирование оптического импульсного сигнала.
Сплайны Акима для минимизации интерференции дыхания в данных реографии аорты
Авторы): Мария О. Цой; Елена Сергеевна Стюхина; Виктор Анатольевич Клочков; Дмитрий Э.Постнов
Показать аннотацию
Устранение низкочастотного шума дыхания и артефактов движения — одна из самых сложных задач предварительной обработки реографического сигнала. Фильтрация данных — это обычный способ отделения полезного сигнала от шума и помех. Обычно для упрощения проектирования и реализации используется линейная фильтрация. Однако в некоторых случаях такие методы трудно применить, если это возможно, поскольку частотный диапазон данных перекрывается одной из помех.В частности, это происходит при реографии аорты, где неизбежны некоторые процессы дыхания и легочный кровоток. Мы предлагаем альтернативный подход к уменьшению интерференции дыхания, основанный на адаптивном восстановлении исходного отклонения. В частности, предлагается вычислительная схема, основанная на многократном вычислении сплайнов Акима, реализованная на языке C # и проверенная с использованием суррогатных данных. Применение предложенной методики к реальной обработке данных обеспечивает лучшее качество обнаружения открытия аортального клапана.
Количественная оценка хаотической динамики из межспайковых интервалов
Авторы): Павлов А.Н.; О. Н. Павлова; Ю. К. Мохаммад; Г. М. Шихалов
Показать аннотацию
Мы обращаемся к проблеме описания хаотической динамики на входе порогового устройства, описываемого интегральной (IF) или пороговой (TC) моделью из выходных последовательностей межспайковых интервалов (ISI).Мы рассматриваем условия, при которых достаточно короткие последовательности всплесков обеспечивают правильную идентификацию динамического режима, характеризуемого единственным положительным показателем Ляпунова (LE). Обсудим особенности обнаружения второго ЛЭ для обоих типов рассмотренных моделей генерации событий.
Частотно-временная динамика во время сна на ЭЭГ у грызунов с генетической предрасположенностью к абсанс-эпилепсии (крысы WAG / Rij)
Авторы): Александр Э.Храмов; Евгения Ю. Ситникова; Алексей Н. Павлов; Вадим В. Грубов; Алексей А. Короновский; Храмова Марина Валерьевна
Показать аннотацию
Сонные веретена, как известно, спонтанно появляются в таламокортикальной нейронной сети мозга во время медленноволнового сна; патологические процессы в таламокортикальной сети могут быть причиной отсутствия эпилепсии.Целью настоящей работы является изучение сформировавшихся изменений частотно-временной структуры веретен сна при прогрессирующем развитии абсанс-эпилепсии у крыс линии WAG / Rij. Записи ЭЭГ производились в возрасте 7 и 9 месяцев. Автоматическое распознавание и последующий анализ сонных веретен на ЭЭГ выполнялись с помощью непрерывного вейвлет-преобразования. Установлено, что продолжительность эпилептических разрядов и общая продолжительность эпилептической активности увеличиваются с возрастом, а продолжительность спинных веретен, наоборот, уменьшается.С точки зрения средней частоты шпиндели сна можно разделить на три класса: «медленные» (средняя частота 9,3 Гц), «средние» (11,4 Гц) и «быстрые» (13,5 Гц). Медленные и средние (переходные) веретена у пятимесячных животных показали повышенную частоту от начала до конца веретена. Чем интенсивнее эпилепсия, тем короче время действия веретен всех типов. Средняя частота «средних» и «быстрых» веретен была выше у крыс с более выраженными признаками эпилепсии. В целом, высокая эпилептическая активность у крыс WAG / Rij была связана со значительными изменениями веретен переходного типа, с менее выраженными изменениями в двух традиционно идентифицированных типах веретена, медленном и быстром.
Новый метод автоматической маркировки эпилептических пик-волновых разрядов в сигналах потенциала локального поля
Авторы): Софья А. Старцева; Анника Люэттьоханн; Илья В. Сысоев; Жиль ван Луйтелаар
Показать аннотацию
В этой работе предлагается новый метод автоматической маркировки эпилептических пик-волновых разрядов в сигналах потенциала локального поля (LFP).Метод основан на эмпирическом моделировании с использованием радиальных базисных функций для аппроксимации зависимости дальнейшего состояния от текущего. Количество и тип используемых радиальных базисных функций корректируются с учетом данных на основе статистических критериев. В связи с этим метод требует лишь нескольких ручных усилий для его применения к новым данным. Временное разрешение метода близко к интервалу дискретизации исходных данных, и возможно обнаружение в реальном времени. Точность обнаружения предлагаемого подхода подтверждается анализом сигналов LFP, полученных с использованием крыс WAG / Rij.
Секвенирование ДНК путем синтеза на основе обнаружения задержки элонгации
Авторы): Алексей О. Мантуров; Антон Викторович Григорьев
Показать аннотацию
Одной из важнейших задач современной генетики, биологии и медицины является определение первичной нуклеотидной последовательности ДНК живых организмов (секвенирование ДНК).В этой статье описывается метод секвенирования ДНК без меток, основанный на наблюдении дискретной динамики фазы элонгации последовательности ДНК. Предлагаемый принцип секвенирования ДНК исследован с помощью численного моделирования. Численная модель для предлагаемого подхода к безметочному секвенированию ДНК основана на клеточном автомате, который может моделировать стадию элонгации (рост нитей ДНК) и динамику включения нуклеотидов в восходящую цепь ДНК. Были получены оценки количества скопированных последовательностей ДНК для необходимой вероятности обнаружения события включения нуклеотидов и правильного определения последовательности ДНК.Предлагаемый подход может быть применен на всех известных устройствах секвенирования ДНК с принципом работы «секвенирование путем синтеза».
Метод реконструкции защиты данных в системах телемедицины
Авторы): Т. И. Булдакова; С. И. Суятинов
Показать аннотацию
В отчете предлагается подход к защите передаваемых данных путем создания пары симметричных ключей для датчика и приемника.Поскольку биосигналы уникальны для каждого человека, соответствующая их обработка позволяет получить необходимую информацию для создания криптографических ключей. Обработка основана на реконструкции математической модели, генерирующей временные ряды, диагностически эквивалентные исходным биосигналам. Информация о модели передается в приемник, где по восстановленной модели производится восстановление физиологических временных рядов. Таким образом, информация о структуре и параметрах модели биосистемы, полученная в процессе реконструкции, может быть использована не только для ее диагностики, но и для защиты передаваемых данных в телемедицинских комплексах.
Модель спиновых волн и генерации в однослойных пленках графена
Авторы): Владимир Львович Дербов; Дмитрий Д Грачев; Леонид А. Севастьянов; Константин Петрович Ловецкий; Сергей Иванович Виницкий; Александр Александрович Гусев
Показать аннотацию
Основываясь на уравнении Дирака для взаимодействия безмассовых фермионов, мы предлагаем нелинейную модель, описывающую возможный механизм ферромагнетизма в графеновых структурах, возникающий в результате электрон-электронного взаимодействия и спонтанного нарушения спиновой симметрии валентных электронов.Качественные предсказания модели важны для практических приложений в спинтронике. Рассчитаны локализованные кинк-антикинковые картины спиновой плотности валентных электронов на поверхности графена, описано их взаимодействие и, наконец, исследовано образование их квазисвязанных метастабильных состояний (бризеров). Спектр бризеров рассчитывается как в аналитическом, так и в численном виде. После создания инвертированная заселенность соответствующих состояний может использоваться для генерации квантовых когерентных нелинейных спиновых волн, которые могут найти практическое применение в наноэлектронике и спинтронике.Обсуждаются оптическое возбуждение и возможные лазерные переходы между дискретными состояниями бризера.
Распределение температуры внутри и вне зоны лазерного нагрева
Авторы): Альберт В. Королев; Королев Андрей Анатольевич; Мишель М. Журавлев
Показать аннотацию
В статье рассматривается механизм распределения температуры внутри металлических поверхностей, подвергнутых лазерному облучению, а также зон, не подверженных воздействию лазерного излучения.Показано, что рост зоны лазерного нагрева способствует более равномерному распределению температуры. При чередовании лазерного импульса на более коротком расстоянии температура поверхности увеличивается; она добавляется к остаточной температуре предыдущего лазерного импульса, а затем медленно уменьшается. Все это стабилизирует остаточное напряжение в металлах.
Многоцикловая технология для лазерной обработки поверхности и стабилизации тонких деталей.
Авторы): Альберт В.Королев; Королев Андрей Анатольевич; Мишель М. Журавлев
Показать аннотацию
В статье рассматривается механизм суммирования поверхностных температур ближайшего лазерного импульса при дискретной лазерной обработке. Показано, что минимальный перенос рабочей поверхности вызывает равномерный нагрев поверхности внутри зоны лазерного облучения, а также медленное охлаждение поверхности вне зоны лазерного нагрева.Это способствует стабилизации свойств рабочей поверхности и снижению остаточного напряжения. Также представлен случай рационального режима лазерной обработки тонких деталей, например, торсионных валов.
Селективные вращательные возбуждения молекулярных изотопов ультракороткой последовательностью лазерных импульсов
Авторы): Александр А.Бирюков; Марк А. Шлеенков
Показать аннотацию
Исследуется проблема вращательного возбуждения молекул ультракороткой последовательностью лазерных импульсов. Недавние экспериментальные исследования [Phys. Rev. Lett. 109, 043003 (2012)] показывает, что существуют квантовые резонансы во вращательной динамике молекул динитрогенов для некоторых значений периода последовательности импульсов.Опишем эти результаты теоретически. Физические параметры ультракороткой последовательности лазерных импульсов для эффективного избирательного вращательного возбуждения изотопов динитрогенов определены путем численного моделирования.
Моделирование динамики двунаправленного кольцевого волоконного лазера с вынужденным рассеянием Бриллюэна
Авторы): Сергей В. Суханов; Леонид А.Мельников
Показать аннотацию
Представлена численная модель для расчета динамики двунаправленного кольцевого волоконного лазера. Модель основана на уравнениях переноса для комплексных амплитуд электрического поля встречно бегущих волн и методе CIR. Модель включает уравнения для населенностей лазерных уровней и его продольных гармоник из-за насыщения встречно бегущими волнами.Исследовано влияние ВРМБ на динамику лазера.
Короткий зондирующий импульс Прозрачность, индуцированная электромагнитным полем
Авторы): Олег М. Паршков; Екатерина Р. Говоренко
Показать аннотацию
Приведены результаты численного моделирования влияния длительности зондирующего импульса на его эволюцию при наличии электромагнитно-индуцированной прозрачности.Исследуются случаи слабых и сильных входных импульсов в Λ-схеме вырожденного квантового перехода с неоднородным уширением линий. Предполагаются линейные поляризации зондирующего и контрольного излучения. Согласно нашим расчетам, режим слабого входного пробного импульса является наиболее благоприятным для формирования пробного импульса длительностью более одного наносекунд с малым изменением формы огибающей при его переходе. Условия сильного входного зондирующего импульса являются невыгодными для сохранения формы импульса, когда зондирующий импульс проходит через среду в течение менее нескольких наносекунд.Это обстоятельство накладывает ограничение на быстродействие перспективного оборудования, принцип действия которого основан на эффекте электромагнитно-индуцированной прозрачности.
Компенсация дисперсии в щелевом фотонно-кристаллическом волноводе
Авторы): Александр Пластун; Андрей Конюхов
Показать аннотацию
Предлагается настройка дисперсии с использованием фотонно-кристаллической оболочки для щелевого волновода.Проведено численное моделирование на основе уравнения Максвелла для Te и TM мод фотонного кристалла. Щелевой волновод обеспечивает высокую интенсивность в центральной части. Фотонно-кристаллическая оболочка щелевого волновода позволяет компенсировать высокие значения дисперсии основного стекла.
Численный анализ оптических свойств одностенных углеродных нанотрубок с открытым концом
Авторы): Андрей Н.Бокарев; Пластун Инна Львовна
Показать аннотацию
Оптические свойства одностенных углеродных нанотрубок с открытыми концами (SW-CNT) исследованы с помощью численного моделирования. Тензор поляризуемости, описывающий изменения оптических свойств в зависимости от направления распространения электромагнитного излучения, анализируется для различных типов одностенных углеродных нанотрубок с различной конфигурацией.ИК-спектры исследованы для нанотрубок без примесей и нанотрубок, содержащих карбоксильную группу — COOH.
Сжатые состояния в двухатомной модели с зависящим от интенсивности взаимодействием
Авторы): Евгений Константинович Башкиров
Показать аннотацию
Сжатие для одно- и двухмодовой двухатомной модели Джейнса-Каммингса с зависящим от интенсивности взаимодействием было исследовано в предположении, что поле изначально находится в когерентном состоянии.Рассчитаны нестационарные параметры сжатия. Проанализировано влияние интенсивности поля резонатора и начального состояния атома на параметры сжатия.
Влияние штарковского сдвига и атомной когерентности на сцепление двух кубитов
Авторы): Евгений К. Башкиров; Михаил Мастуйгин
Показать аннотацию
В этой статье мы исследовали перепутывание атома для вырожденной двухфотонной модели Тависа-Каммингса с учетом штарковского сдвига и начальной атомной когерентности.Рассматривая различные начальные когерентные состояния, мы пришли к выводу, что сцепление атом-атом может быть значительно увеличено или уменьшено из-за наличия штарковского сдвига. Кроме того, мы пришли к выводу, что эффект внезапной смерти запутанности исчезает из-за наличия штарковского сдвига для некоторых начальных состояний.
Запутанность между двумя атомами при наличии диполь-дипольного взаимодействия и атомной когерентности
Авторы): Евгений К.Башкиров; Литвинова Дарья Валерьевна
Показать аннотацию
Мы исследовали влияние диполь-дипольного взаимодействия и начальной атомной когерентности на динамику двухатомных систем. Мы рассмотрели модель, в которой только один атом находится в ловушке в полости, а другой может свободно перемещаться в пространстве вне полости. Показана возможность исчезновения эффекта внезапной смерти запутанности при наличии дипольного взаимодействия атомов.Мы также пришли к выводу, что начальную атомную когерентность можно использовать для эффективного управления степенью переплетения атома с атомом.
Семейство трехмерных несимметричных непараксиальных мод Ломмеля
Авторы): Алексей А. Ковалев; Котляр Виктор Васильевич
Показать аннотацию
Мы изучаем непараксиальное семейство недифрагирующих лазерных пучков, комплексная амплитуда которых пропорциональна функции Ломмеля n -го порядка от двух переменных.Эти лучи называются модами Ломмеля. Мы также изучаем параксиальные пучки Ломмеля-Гаусса с конечной энергией, комплексная амплитуда которых пропорциональна функции Ломмеля и амплитуде гауссова пучка. Получены явные аналитические соотношения для орбитального углового момента мод Ломмеля и пучков Ломмеля-Гаусса. Асимметрия мод Ломмеля зависит от комплексного параметра с . Кроме того, при увеличении модуля параметра с от 0 до 1 орбитальный угловой момент мод Ломмеля увеличивается от конечного значения, пропорционального топологическому заряду n , до бесконечности.Орбитальный угловой момент мод Ломмеля претерпевает непрерывные изменения, в отличие от его дискретных изменений в модах Бесселя. Моделирование методом распространения пучка показало, что в исходной плоскости поперечное распределение интенсивности пучка Ломмеля-Гаусса содержит световой эллипс с двумя яркими пятнами. Во время распространения эти пятна поворачиваются на угол, близкий к 90 градусам, на гораздо меньшем расстоянии, чем диапазон Рэлея.
Одинарная и двойная ионизация гелия с помощью лазера электронным ударом
Авторы): Андрей А.Булычев; Константин А. Кузаков; Сергей Иванович Виницкий
Показать аннотацию
Рассмотрена теоретически лазерная ионизация атома гелия электронным ударом при передаче большого импульса. Исследованы полностью дифференциальные сечения этих процессов в зависимости от импульса отдачи для случаев, когда остаточный ион He ⁺ остается как в связанном ( n = 1 и n = 2), так и в состояния континуума в присутствии линейно-поляризованного лазерного поля с частотой w = 1.55 эВ и интенсивность I = 5 × 10 ¹¹ Вт / см ². Мы исследуем, как ориентация поляризации влияет на профили импульса с помощью лазера, используя различные модели волновой функции гелия. Установлено, что правило сумм Кролла-Ватсона хорошо применимо в случае ( e , 3 — 1 e ).
Оптические микрорезонаторы с высокой нелинейностью для генерации частотных гребенок
Авторы): Даниил С.Животков; Елена А. Романова; Ана Вукович; Сэнди Пханг
Показать аннотацию
Сильнонелинейные халькогенидные стекла рассматриваются как перспективный материал для генерации частотных гребенок в оптических микрорезонаторах. Использование двумерного микрорезонатора для настройки нормальной материальной дисперсии халькогенидного стекла анализируется путем оценки коэффициента дисперсии групповой скорости в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне.Это сделано как для приближенных, так и для точных модальных резонансов мод шепчущей галереи двумерных круглых халькогенидных резонаторов. Результаты показывают, что использование халькогенидного резонатора расширяет спектральный диапазон режима нормальной дисперсии до более длинных волн.
Формоинвариантные полупрозрачные световые пучки
Авторы): Алексей А. Ковалев; Виктор В.Котляр; Станислав Григорьевич Засканов
Показать аннотацию
Мы рассматриваем суперпозицию двух параксиальных двумерных половинных лазерных лучей Пирси. Методом распространения луча (BPM) мы изучаем распределение интенсивности луча в фокальной плоскости. Для суперпозиции с нулевой фазовой задержкой между лучами моделирование показало, что фокусное пятно имеет ширину 0,36 длины волны в свободном пространстве, а суперпозиция с фазовой задержкой π позволяет получить два фокусных пятна шириной 0.42 длины волны в свободном пространстве.
Измерение фотонной наноструи, создаваемой микрошагом с квадратным профилем
Авторы): С.С. Стафеев; Котляр В. В.
Показать аннотацию
Численно и экспериментально показано, что микрошаги квадратного профиля шириной 0.4 мкм, 0,5 мкм, 0,6 мкм, 0,8 мкм и высотой 500 нм, освещенные линейно поляризованным лазерным светом с длиной волны λ = 633 нм, сформировали вблизи его поверхности фотонные наноструи с интенсивностью, которая в 6 раз превышает интенсивность падающего света. Экспериментально измеренные диаметры фотонных наноструй составили 0,44λ, 0,43λ, 0,39λ и 0,47λ (меньше дифракционного предела 0,51λ).
Неразрушающий контроль авиационных композитов с использованием терагерцового излучения
Авторы): Николай С.Балбекин; Евгений В. Новоселов; Павел В. Павлов; Виктор Георгиевич Беспалов; Николай В. Петров
Показать аннотацию
В этой статье мы рассматриваем возможность использования терагерцовой (ТГц) спектроскопии во временной области (TDS) для неразрушающего контроля и определения химического состава лопастей и лонжеронов лопастей ротора.Для экспериментов использовался универсальный терагерцовый спектрометр на отражение и пропускание. Рассмотрены особенности измеряемого терагерцового сигнала во временной и спектральной областях при распространении и отражении от различных дефектов в исследуемых объектах, таких как пустоты и слоения. Мы обсуждаем требования, применимые к установке и необходимые для получения изображения этих дефектов, такие как отношение сигнал / шум и метод регистрации ТГц излучения. Полученные результаты указали на перспективность метода THz TDS для контроля дефектов и определения особенностей химического состава деталей летательных аппаратов.
Четырехзонная отражательная пластина преобразования поляризации
Авторы): Налимов А.Г .; С.С. Стафеев; Л. О’Фаолейн; Котляр В. В.
Показать аннотацию
Бинарный дифракционный оптический элемент предназначен для преобразования поляризации из линейной в радиальную.Период решетки составлял 400 нм, высота рельефа — 110 нм. Моделирование методом FDTD и интегралом Рэлея-Зоммерфельда показало, что в дальнем поле есть радиально поляризованный световой пучок с плавной угловой зависимостью от положения наблюдения окружности пучка. Экспериментально было показано, что гауссов лазерный луч с длиной волны 633 нм, отраженный от пластины преобразования поляризации, содержит радиально поляризованный свет.
Электрически управляемое рассеяние света нематическими жидкокристаллическими слоями со случайным планарным выравниванием: преобразование рассеянной компоненты
Авторы): Дмитрий Д.Яковлев; Владимир Михайлович Рябцев; Мария М. Шерман; Яковлев Дмитрий Александрович
Показать аннотацию
Слои нематика с мелкодоменной случайной планарной структурой, полученные с использованием выравнивающих полимерных пленок без трещин, демонстрируют смешанное, частично регулярное и частично диффузное пропускание с дополнительными высококонтрастными каналированными спектрами регулярного и диффузного пропускания. Мы экспериментально показываем, что мощностью света, рассеянного таким слоем, можно управлять с помощью приложенного электрического поля.Мы демонстрируем, что при определенных условиях, когда слой со случайным планарным выравниванием освещается квазимонохроматическим световым лучом, мощность рассеянной компоненты света, прошедшего через слой, имеет немонотонную зависимость от приложенного к слою напряжения и электрически индуцированные состояния, в которых слой рассеивает весь проходящий свет, и состояния, в которых слой рассеивает только очень небольшую часть проходящего света. Эти особенности позволяют использовать электрические ячейки с такими слоями как поляризационно-независимые перестраиваемые диффузоры.
Когерентная динамика, хаос и запутанность атомов в полости
Авторы): Сергей Н. Агапов; Горохов Александр Васильевич
Показать аннотацию
Исследована когерентная динамика двух- и трехуровневых атомов в идеальной полости.В частности, было проведено исследование динамики трехуровневых атомов (кутритов), взаимодействующих с фотонами в полости, имеющей две резонансные частоты, близкие к частотам двух разрешенных атомных переходов. Эта модель обобщает известную модель Тэвиса-Каммингса. Вычислены временные зависимости среднего числа фотонов резонатора и населенностей уровней атомов, а также обсуждается запутанность атомов и состояния фотонных полей.
Динамика двухцветного волоконного лазера с генерацией внутрирезонаторной разностной частоты
Авторы): Л.А. Кочкуров; Л. А. Мельников; Ю. А. Мажирина
Показать аннотацию
Мы изучаем динамику волоконного лазера, легированного неодимом, и волоконного лазера, легированного иттербием, через нелинейный кристалл, расположенный внутри резонатора. Переходные сигналы могут иметь разные профили в зависимости от нескольких условий (степень связи между обоими лазерами, мощность накачки каждого из них, длина резонатора и т. Д.) В частности, соответствующий выбор условий работы позволяет подавить релаксационные колебания и сократить время, прошедшее с момента включения насоса до установившегося состояния.