Interaction of nucleotide excision repair factors RPA and XPA with DNA containing bulky photoreactive groups imitating damages

Interaction of nucleotide excision repair factors-replication protein A (RPA) and Xeroderma pigmentosum complementing group A protein (XPA)-with DNA structures containing nucleotides with bulky photoreactive groups imitating damaged nucleotides was investigated. Efficiency of photoaffinity modification of two proteins by photoreactive DNAs varied depending on DNA structure and type of photoreactive group. The secondary structure of DNA and, first of all, the presence of extended single-stranded parts plays a key role in recognition by RPA. However, it was shown that RPA efficiently interacts with DNA duplex containing a bulky substituent at the 5′-end of a nick. XPA was shown to prefer the nicked DNA; however, this protein was cross-linked with approximately equal efficiency by single-stranded and double-stranded DNA containing a bulky substituent inside the strand. XPA seems to be sensitive not only to the structure of DNA double helix, but also to a bulky group incorporated into DNA. The mechanism of damage recognition in the process of nucleotide excision repair is discussed.</p

Interaction of nucleotide excision repair factors RPA and XPA with DNA containing bulky photoreactive groups imitating damages

Interaction of nucleotide excision repair factors-replication protein A (RPA) and Xeroderma pigmentosum complementing group A protein (XPA)-with DNA structures containing nucleotides with bulky photoreactive groups imitating damaged nucleotides was investigated. Efficiency of photoaffinity modification of two proteins by photoreactive DNAs varied depending on DNA structure and type of photoreactive group. The secondary structure of DNA and, first of all, the presence of extended single-stranded parts plays a key role in recognition by RPA. However, it was shown that RPA efficiently interacts with DNA duplex containing a bulky substituent at the 5′-end of a nick. XPA was shown to prefer the nicked DNA; however, this protein was cross-linked with approximately equal efficiency by single-stranded and double-stranded DNA containing a bulky substituent inside the strand. XPA seems to be sensitive not only to the structure of DNA double helix, but also to a bulky group incorporated into DNA. The mechanism of damage recognition in the process of nucleotide excision repair is discussed.</p

Deformation Behavior under Static and Cyclic Tension of Polymer Grafts without and after Modification by RGD Peptides

The structure, mechanical properties, and deformation behavior under static and cyclic tension of biofunctionalized biodegradable vascular grafts based on polyhydroxybutyrate/valerate and polycaprolactone were studied. It is shown that the modification gives rise to an almost twofold decrease of the elongation at break as well as the ultimate strength. It is shown that under cyclic loading the modification of grafts results in decreasing cyclic durability by more than twice. In doing so, the level of deforming stress decreases to a much lesser extent and is practically inferior to that for unmodified material. The analysis of principal strain [epsilon]1 and [epsilon]2 component distribution patterns in grafts of both types is carried out while the reason for the observed changes is discussed

Three-dimensional coherent X-ray diffraction imaging of a ceramic nanofoam: determination of structural deformation mechanisms

Ultra-low density polymers, metals, and ceramic nanofoams are valued for their high strength-to-weight ratio, high surface area and insulating properties ascribed to their structural geometry. We obtain the labrynthine internal structure of a tantalum oxide nanofoam by X-ray diffractive imaging. Finite element analysis from the structure reveals mechanical properties consistent with bulk samples and with a diffusion limited cluster aggregation model, while excess mass on the nodes discounts the dangling fragments hypothesis of percolation theory.Comment: 8 pages, 5 figures, 30 reference

Оценка биосовместимости и антимикробных свойств биодеградируемых сосудистых протезов различного полимерного состава с атромбогенным и противомикробным лекарственным покрытием

Creation of vascular grafts with atrombogenic and antimicrobial coating is a very important area.Objective: to evaluate the biocompatibility and antimicrobial properties of biodegradable vascular grafts of various polymer compositions with atrombogenic and antimicrobial drug coating.Materials and methods. Modification of the surface of the biodegradable vascular grafts was performed through complexation with polyvinylpyrrolidone, which was polymerized with polymer scaffold surface by means of ionizing radiation at 10 and 15 kGy. Physical and mechanical properties, as well as hemocompatibility were evaluated. Bacteriological studies were carried out using test strains of gram-negative and gram-positive microorganisms: Klebsiella pneumoniae spp. ozaena No. 5055, Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Proteus mirabillis ATCC3177, Pseudomonas aeruginosa.Results. There was no influence of modifying manipulations with ionizing radiation on the physical and mechanical characteristics of biodegradable prostheses. Vascular grafts with atrombogenic and antimicrobial coatings exhibited atrombogenic properties upon contact with blood, reducing platelet aggregation by 5–7 times (p &lt; 0.05). Also decrease in adhesion and platelets deformation index was found on the surface of drug-eluting scaffolds (for PCL-based prostheses, the latter decreased by 1.9 times relative to unmodified counterparts (p &lt; 0.05), for PHBV/PCL-based prostheses – by 1.3 times relative to unmodified counterparts and 1.5 times relative to scaffolds with polyvinylpyrrolidone (p &lt; 0.05). Bacteriological studies revealed a local inhibitory effect in the place where scaffolds with cationic amphiphile were applied on agar. No growth retardation zones were identified. Polymeric composition of the scaffolds and the used dose of ionizing radiation did not lead to a difference in the bacteriostatic properties of the scaffolds with amphiphile.Conclusion. A full cycle of surface modification of biodegradable polymer prostheses based on both PCL and РHBV/PCL composition resulted in significant increase in the atrombogenic and antimicrobial properties of prostheses and did not worsen the physical-mechanical and biocompatible properties of the structures being developed.Создание сосудистых протезов с атромбогенным и противомикробным покрытием является очень актуальным направлением.Цель. Оценить биосовместимость и антимикробные свойства биодеградируемых сосудистых протезов различного полимерного состава с атромбогенным и противомикробным лекарственным покрытием.Материалы и методы. Модифицирование поверхности биодеградируемых сосудистых протезов проведено через комплексообразование с поливинилпирролидоном, который был полимеризован с поверхностью полимерных каркасов посредством ионизирующего излучения в 10 и 15 кГр. Оценены физико-механические свойства и гемосовместимость. Проведены бактериологические исследования с использованием тест-штаммов грамотрицательных и грамположительных микроорганизмов: Klebsiella pneumoniae spp. ozaena № 5055, Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus АTCC 25923, Proteus mirabillis ATCC3177, Pseudomonas aeruginosa ATCC27853.Результаты. Отмечено отсутствие влияния модифицирующих манипуляций с участием ионизирующего излучения на физико-механические характеристики биодеградируемых протезов. Сосудистые протезы с атромбогенным и противомикробным покрытием проявляли атромбогенные свойства при контакте с кровью, в 5–7 раз снижая агрегацию тромбоцитов (p &lt; 0,05). Также на поверхности матриксов с лекарственным покрытием выявлено снижение адгезии и индекса деформации тромбоцитов (для протезов на основе PCL последний уменьшился в 1,9 раза относительно немодифицированных аналогов (p &lt; 0,05), на основе PHBV/PCL – в 1,3 раза относительно немодифицированных аналогов и в 1,5 раза относительно матриксов с поливинилпирролидоном (p &lt; 0,05). При проведении бактериологических исследований обнаружено местное ингибирующее действие в месте наложения на агар матриксов с катионным амфифилом. Зон задержки роста не выявлено. Полимерный состав матриксов и использованная доза ионизирующего излучения не привели к разнице в бактериостатических свойствах матриксов с амфифилом.Заключение. Проведение полного цикла модифицирования поверхности полимерных биодеградируемых протезов на основе как PCL, так и композиции РHBV/PCL, привело к значимому повышению атромбогенных и противомикробных свойств протезов и не ухудшило физико-механические и биосовместимые свойства разрабатываемых конструкций

Тканеинженерные сосудистые заплаты – сравнительная характеристика и результаты преклинических испытаний на модели овцы

Carotid endarterectomy (CEA) with patch angioplasty is the most effective treatment for carotid artery stenosis. However, the use of existing vascular patches is often associated with thrombosis, restenosis, calcification and other complications.Objective: to develop biodegradable patches for arterial reconstruction, containing vascular endothelial growth factor (VEGF) or arginyl-glycyl-aspartic acid (RGD), and comparatively evaluate their biocompatibility and efficacy in in vitro experiments and during preclinical trials in large laboratory animal models.Materials and methods. Biodegradable patches, made from a mixture of poly(3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyvalerate (PHBV) and poly(ε-caprolactone) (PCL), were fabricated by electrospinning and modified with VEGF or the peptide sequence RGD in different configurations. In in vitro experiments, the surface structure, physicomechanical and hemocompatibility properties were evaluated. In in vivo experiments, we evaluated the effectiveness of the developed vascular patches for 6 months after implantation into the carotid artery of 12 sheep. The quality of remodeling was assessed using histological and immunofluorescence studies of explanted specimens.Results. The PHBV/PCL/VEGF patches had physicomechanical characteristics closer to those of native vessels and their biofunctionalization method resulted in the smallest drop in strength characteristics compared with their unmodified PHBV/PCL counterparts. Modification with RGD peptides reduced the strength of the polymer patches by a factor of 2 without affecting their stress-strain behavior. Incorporation of VEGF into polymer fibers reduced platelet aggregation upon contact with the surface of the PHBV/PCL/VEGF patches and did not increase erythrocyte hemolysis. At month 6 of implantation into the carotid artery of sheep, the PHBV/PCL/ VEGF patches formed a complete newly formed vascular tissue without signs of associated inflammation and calcification. This indicates the high efficiency of the VEGF incorporated into the patch. In contrast, the patches modified with different configurations of RGD peptides combined the presence of neointimal hyperplasia and chronic granulomatous inflammation present in the patch wall and developed during bioresorption of the polymer scaffold.Conclusion. PHBV/PCL/VEGF patches have better biocompatibility and are more suitable for vascular wall reconstruction than PHBV/PCL/RGD patches.Проведение каротидной эндартерэктомии с использованием заплаты – наиболее эффективный способ лечения стеноза сонной артерии. Однако применение существующих сосудистых заплат часто ассоциировано с возникновением тромбоза, рестеноза, кальцификации и других осложнений.Цель исследования: разработать биодеградируемые заплаты для артериальной реконструкции, содержащие в своем составе VEGF или RGD, и в сравнительном аспекте оценить их биосовместимость и эффективность в экспериментах in vitro и в ходе преклинических испытаний на модели крупных лабораторных животных.Материалы и методы. Биодеградируемые заплаты из смеси полигидроксибутирата/валерата (poly(3-hydroxybutyrateco-3-hydroxyvalerate, PHBV) и поликапролактона (poly(ε-caprolactone), PCL) изготовлены методом электроспиннинга и модифицированы фактором роста эндотелия сосудов (vascular endothelial growth factor, VEGF) или пептидной последовательностью аргинин–глицин–аспарагиновая кислота (RGD) в различных конфигурациях. В экспериментах in vitro оценивали структуру поверхности, физико-механические и гемосовместимые свойства. В экспериментах in vivо оценивали эффективность разработанных сосудистых заплат в течение 6 месяцев после имплантации в сонную артерию 12 овец. Качество ремоделирования изучали с помощью гистологического и иммунофлуоресцентного исследований эксплантированных образцов.Результаты. Заплаты PHBV/PCL/VEGF обладали физико-механическими характеристиками, более приближенными к аналогичным показателям нативных сосудов, а методика их биофункционализации приводила к наименьшему падению прочностных показателей относительно немодифицированных аналогов PHBV/PCL. Модифицирование RGD-пептидами в 2 раза снижало прочность полимерных заплат, не оказывая влияния на их упруго-деформативные свойства. Инкорпорирование VEGF в полимерные волокна снижало агрегацию тромбоцитов при контакте с поверхностью заплат PHBV/PCL/VEGF и не увеличивало гемолиз эритроцитов. Спустя 6 месяцев имплантации в сонную артерию овец на основе заплат PHBV/PCL/VEGF формировалась полноценная новообразованная сосудистая ткань без признаков сопутствующего воспаления и кальцификации, что свидетельствует о высокой эффективности инкорпорированного в состав заплаты сосудистого эндотелиального фактора роста. Напротив, заплаты, модифицированные различными конфигурациями RGD-пептидов, объединяло наличие гиперплазии неоинтимы и хроническое гранулематозное воспаление, присутствовавшее в стенке заплат и развившееся в процессе биорезорбции полимерного каркаса.Заключение. Заплаты PHBV/PCL/VEGF обладали лучшей биосовместимостью и более пригодны для реконструкции сосудистой стенки по сравнению с PHBV/PCL/RGD

Оценка адгезии, пролиферации и жизнеспособности эндотелиальных клеток пупочной вены человека, культивируемых на поверхности биодеградируемых нетканых матриксов, модифицированных RGD-пептидами

Tissue engineering is a promising area for the production of small-diameter vascular grafts. In recent years, a number of strategies have been developed to make the polymer surfaces of vascular prostheses capable to selectively adhesion of endothelial cells. The arginine–glycine–aspartic acid (RGD) sequence (a cell adhesion site that is present on many extracellular matrix proteins) is the promising target for modification. The efficiency of attachment of endothelial cells can be influenced both by the structure of RGD peptide and the extent of linker group.Aim: to determine the optimal method for modification of non-woven matrices of polyhydroxybutyrate/ valerate and polycaprolactone (PHBV/PCL) by RGD-peptides leading to the increasing of adhesion, viability and proliferation of endothelial cells.Materials and methods. Electrospinning was used to produce 4 mm diameter tubular polymer matrices from PHBV/PCL. Modification of surface of polymer scaffolds was performed using 4,7,10-trioxa-1,13-tridekandiamin, hexamethylenediamine, glutaraldehyde, ninhydrin, ascorbic acid, a cyclic peptide c [RGDFK], RGDK, AhRGD. The quality of modification was assessed by ninhydrin test and determination of arginine-containing peptide. The structure of the surface of matrices before and after modification was studied by scanning electron microscopy. Adhesion, viability and proliferation of Human umbilical vein (HUVEC) endothelial cells cultured for 7 days on the surface of matrices in the presence of RGD and without one were examined using fluorescence and laser scanning microscopy after the cells were pre-stained with fluorescent nuclear dyes (ethidium bromide and Hoechst 33342), and also by special kits for proliferation assessment (Click-iTTM Plus EdU Alexa FluorTM 488 Imaging Kit).Results. RGD peptides bound to the matrix surface via a long linker (4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine) were characterized by the increased bioavailability and activity. High level of cell adhesion, viability and proliferation were noted on the surface of RGDK and c[RGDFK] modified matrices, whereas their paired analogues with a short linker (hexamethylenediamine) showed low results of cellular viability even against satisfactory cell adhesion.Discussion. Non-woven matrices based on PHBV/PCL and modified using 4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine showed better results in case of adhesion of HUVEC and subsequent preservation of cell viability and proliferation. RGD-containing peptides of RGDK and c [RGDFK] were more tropic to endothelial cell receptors.Тканевая инженерия является многообещающим направлением для изготовления сосудистых графтов малого диаметра. В последние годы разработан ряд стратегий для придания полимерным поверхностям сосудистых протезов способности селективно адгезировать эндотелиальные клетки. Перспективной для модифицирования является последовательность аргинин–глицин–аспарагиновая кислота (RGD) – сайт клеточной адгезии, присутствующий на многих белках внеклеточного матрикса. На эффективность прикрепления эндотелиальных клеток может влиять как структура RGD-пептида, так и протяженность линкерной группы.Цель – определить оптимальный способ модифицирования RGD-пептидами нетканых матриксов из полигидроксибутирата/валерата и поликапролактона (P HBV/PCL), повышающий адгезию, жизнеспособность и пролиферацию эндотелиальных клеток.Материалы и методы. Методом электроспиннинга изготовлены трубчатые полимерные матриксы диаметром 4 мм из PHBV/PCL. Для модифицирования поверхности полимерных каркасов использовали 4,7,10-триокса-1,13-тридекандиа-мин, гексаметилендиамин, глутаровый альдегид, нингидрин, аскорбиновую кислоту, циклический пептид c[RGDFK], RGDK, AhRGD. Качество проведенной модификации оценивали с помощью нингидринового теста и посредством определения аргинин-содержащего пептида. Структуру поверхности матриксов до и после модифицирования изучали методом сканирующей электронной микроскопии. Исследование адгезии, жизнеспособности и пролиферации эндотелиальных клеток пупочной вены человека (HUVEC), культивируемых в течение 7 суток на поверхности матриксов с и без RGD, изучали с помощью флуоресцентной и сканирующей лазерной микроскопии после предварительного окрашивания клеток флуоресцентными ядерными красителями этидиумом бромидом и Hoechst 33342, а также набором на пролиферацию ClickiTTM Plus EdU Alexa FluorTM 488 Imaging Kit.Результаты. Большей биодоступностью и активностью обладали RGD-пептиды, связанные с поверхностью матриксов посредством длинного линкера (4,7,10-три-окса-1,13-тридекандиамин). Высокая клеточная адгезия, жизнеспособность и пролиферация отмечены на поверхности матриксов, модифицированных RGDK и c[RGDFK], тогда как их парные аналоги с коротким линкером (гексаметилендиамин) демонстрировали низкие результаты клеточной жизнеспособности даже на фоне удовлетворительной клеточной адгезии.Заключение. Нетканые матриксы на основе PHBV/PCL,  модифицирование поверхности которых проведено с использованием 4,7,10-триокса-1,13-тридекандиами-на, демонстрировали лучшие результаты в плане адгезии HUVEC и последующего сохранения клеточной жизнеспособности и пролиферации, а RGD-содержащие пептиды RGDK и c[RGDFK] были более тропны к рецепторам эндотелиальных клеток

Novel oligonucleotide analogues based on morpholino nucleoside subunits – Antisense technologies: New chemical possibilities

1721-1726 Even several decades after pioneer publications there is continued interest in the construction and synthesis of a variety of novel oligonucleotide analogues. The first oligonucleotide analogues which had a regular, predetermined structure containing nucleoside units joined with carbonate, carbamate, hydroxyacetate and hydroxyacetamide tethers have been developed in the 1970s. Further progress in oligonucleotide synthetic methods during the 1980s stimulated the development of a variety of oligonucleotide analogues containing modified carbohydrate and phosphate backbones. Particular attention has been given to the PNA (peptide nucleic acids), morpholino, and negatively charged PNA oligonucleotide analogues, which showed the most promise in a number of biological applications, such as diagnostics, nucleic acid analyses, and gene expression. The cost of parent compounds and oligonucleotide analogue synthesis is one of the most limiting factors to broad application. Studies that succeed in resolving this cost problem in the most effective way would be beneficial. Herein is presented a short review on oligonucleotide analogues that can be synthesized from inexpensive parent compounds — ribonucleosides — with or without the protection of heterocyclic bases, and with minimal protection of other reactive functions. </smarttagtype

ANALYSIS OF FINITE-DIFFERENCE SCHEMES BASED ON EXACT AND APPROXIMATE SOLUTION OF RIEMANN PROBLEM

The Riemann problem of one-dimensional arbitrary discontinuity breakdown for parameters of unsteady gas flow is considered as applied to the design of Godunov-type numerical methods. The problem is solved in exact and approximate statements (Osher-Solomon difference scheme used in shock capturing numerical methods): the intensities (the ratio of static pressures) and flow velocities on the sides of the resulting breakdowns and waves are determined, and then the other parameters are calculated in all regions of the flow. Comparison of calculation results for model flows by exact and approximate solutions is performed. The concept of velocity function is introduced. The dependence of the velocity function on the breakdown intensity is investigated. A special intensity at which isentropic wave creates the same flow rate as the shock wave is discovered. In the vicinity of this singular intensity approximate methods provide the highest accuracy. The domain of applicability for the approximate Osher-Solomon solution is defined by performing test calculations. The results are presented in a form suitable for usage in the numerical methods. The results obtained can be used in the high-resolution numerical methods

Solid-phase-supported synthesis of morpholinoglycine oligonucleotide mimics

An efficient solid-phase-supported peptide synthesis (SPPS) of morpholinoglycine oligonucleotide (MorGly) mimics has been developed. The proposed strategy includes a novel specially designed labile linker group containing the oxalyl residue and the 2-aminomethylmorpholino nucleoside analogues as first subunits