Первый год является решающим в жизни любого журнала. Несмотря на то, что официальное существование наш журнал "Системная биология и физиология" начал только в 2022 году, первые статьи были приняты к печати в английской версии больше года назад x [1], и в нем уже вышло семь номеров. В 2022 году была успешно зарегистрирована и запущена российская версия. Первый номер включил часть статей из английской версии [2], а настоящая статья открывает уже второй номер, содержащий новые оригинальные статьи.

Помимо десятков новых статей, которые уже начали цитироваться как в международной печати, так и в социальных сетях, в минувшем году наш журнал стал центром организации одноименной конференции (https://sbpreports.ru/conference/sbsp_2022), уже третьей по счету. Начиная с этого года, конференция стала тематической: первыми в череде тем стали внутриклеточная сигнализация и регуляция, от цитоскелета и метаболизма до механизмов клеточного старения и смерти. Как и в прошлом году, труды конференции были опубликованы в нашем журнале.

Мне хотелось бы выразить глубокую благодарность редакционной и технической команде журнала и конференции, усилия и энтузиазм которых сделали возможным появление и существование журнала. Спасибо всем нашим авторам и рецензентам за их труды! Поздравляю всех с Новым годом и желаю нам всем успешного развития в 2023 году.

При активации или гибели клетки происходят деформации ее плазматической мембраны, которые грубо можно разделить на три категории. Первое явление, при котором происходит частичное локальное разрушение липидного бислоя и актинового кортекса и их последующее восстановление клеткой, относят к репарации мембраны. Вторая категория, при которой происходит образование выступающих наружу мембранных «пузырей», называется «блеббинг». И третья категория, при которой из плазматической мембраны образуются везикулы, содержащие белки мембраны и компоненты цитозоли, называется микровезикуляцией. Все эти явления играют важную роль в жизни организма: везикуляция является важным каналом обмена информацией между клетками, вместе с блеббингом она вносит существенный вклад в метастазирование опухолей, а нарушения репарации мембраны приводит к миодистрофиям. В литературе принято каждый из этих процессов изучать изолированно от других, хотя между ними есть множество параллелей и общих механизмов. Например, все три явления управляются перестройками актинового цитоскелета. В настоящем обзоре обсуждается вопрос, являются ли эти три процесса следствием одного и того же явления. Мы рассматриваем параллели, прослеживаемые в молекулярных механизмах этих явлений, которые приводят к гипотезе о возможности взаимообмена результатов исследований, посвященных процессам репарации мембраны, блеббинга и микровезикуляции.

Уважаемая редакция журнала Системная биология и физиология! В нашей предыдущей статье [1] была предложена компьютерная модель полимеризации актина при росте псевдоподии нейтрофила. В настоящем письме мы предлагаем вариант использования той же компьютерной модели для описания роста ламеллоподии тромбоцита.

Окислительный стресс, приводящий к окислительной модификации различных макромолекул, в том числе белков, сейчас рассматривается в качестве важного патогенетического звена многих заболеваний. В работе спектрофлуориметрическим методом изучено окислительное повреждение белка плазмы крови – бычьего сывороточного альбумина БСА – под действием окислительного агента – перекиси водорода H₂O₂. Показано зависимое от концентрации H₂O₂ тушение собственной флуоресценции БСА. Методами математического моделирования рассчитаны константы тушения флуоресценции БСА в растворах перекиси водорода. Обнаруженные зависимости в константах тушения флуоресценции объяснены как окислительным повреждением микроокружения триптофановых остатков БСА, так и изменением нативной конформации белковых глобул при окислительном повреждении. Более значительное перекисное повреждение БСА происходит при более низких значениях pH в связи тем, что H₂O₂ как окислитель действует сильнее в кислой среде. Зарегистрированное тушение собственной флуоресценции белка при повреждении окислительным агентом может быть использовано как медицинский метод оценки уровня окислительного стресса в организме при диагностике ряда заболеваний.

Агрегация тромбоцитов является важным процессом, отвечающим за своевременную остановку кровотечения. Одним из инструментов, позволяющих изучать данную систему, является компьютерное моделирование. Использование клеточного автомата в качестве модели дает возможность как изучать динамику отдельных агрегатов, так и исследовать поведение системы в целом. Целью данной работы было изучение агрегации тромбоцитов с помощью модели на основе клеточного автомата.  В результате была построена модель агрегации тромбоцитов, включающую в себя 4 процесса: диффузию, активацию, агрегацию и дезагрегацию с дальнейшим усложнением в виде добавления гидродинамического потока. Было показано, что в условиях потока основную массу агрегатов составляют димеры и тримеры, тогда как агрегаты больших размеров встречаются гораздо реже.

Аннексин V – это эукариотический белок семейства аннексинов, который способен обратимо связываться сфосфолипидными мембранами кальций-зависимым образом. Он обладает сложным механизмом связывания с мембраной, который включает формирование двумерной сетки из тримеров аннексина и значительное изменение структуры мембраны. Конкретные функции аннексина V значительно неизучены, хотя предполагается его участие в свертывании крови, процессе восстановления мембраны и активности канала для ионов кальция. Использование аннексина V как маркера фосфатидилсерин-положительных клеток в in vitro и in vivo исследованиях критически важно для понимания роли этого белка в клеточных процессах.

Данный обзор сфокусирован на структуре аннексина V и механизмах и кинетике его связывания с мембраной. Специфичность липида и процесс мультимеризации будет описан в полной мере. Наконец, будут обсуждены некоторые предполагаемые функции аннексина V, включая ингибирование свертывания крови и влияние на активность транспорта ионов кальция.

Тубулиновые микротрубочки внутри клетки выполняют множество различных функций благодаря своим уникальным свойствам. Динамическая нестабильность, т.е. спонтанное переключение между фазами полимеризации и деполимеризации, вместе с особыми механическими свойствами делает их непохожими на другие элементы цитоскелета. Больше 30-ти лет решаются разнообразные биофизические задачи, связанные с тем, какой механизм лежит в основе тех или иных свойств микротрубочек. Благодаря развитию световой микроскопии, в том числе, методов, позволяющих улучшить контраст биологических образцов, сделаны многочисленные открытия в данной области. Многие из них не только проливают свет на природу динамической нестабильности, но и на механизмы её регуляции различными молекулами. Одни из наиболее новых экспериментальных данных позволяют сделать вывод о наличии динамического поведения самого тела микротрубочки. В этой связи флуоресцентная и атомно-силовая микроскопия во многом незаменимы. В то же время, различные методы нефлуоресцентной микроскопии, в том числе, их современные реализации в виде микроскопии сверхразрешения, позволяют взглянуть на динамику микротрубочек на новом, субнанометровом уровне.

Функциональная полноценность эритроцитов определяется высокой деформируемостью этих клеток, позволяющей им проходить по узким тканевым капиллярам. Высокая деформируемость эритроцитов обеспечивается благодаря поддержанию дисковидной формы при оптимальном соотношении между площадью поверхности и объемом клетки. В свою очередь, это соотношение поддерживается за счет стабилизации клеточного объема при заданной площади поверхности клетки. В работе с помощью математического моделирования исследовалась роль транспортной Na/K-АТФазы, активируемых кальцием калиевых каналов и метаболизма аденилатов в стабилизации объема эритроцитов человека при увеличении проницаемости клеточной мембраны для катионов. При этом учитывался вклад метаболитов гликолиза и аденилатов в осмотическое давление цитоплазмы. Показано, что наличие в клетке Na/K-АТФазы и двух противоположно направленных градиентов ионов Na⁺ и K⁺ позволяет значительно улучшить стабилизацию клеточного объема при увеличении проницаемости клеточной мембраны, по сравнению с гипотетическими клетками, в которых осмотический баланс между клеткой и средой достигается за счет градиента только одного иона (Na⁺). В этом случае объем эритроцита отклоняется от оптимального значения не более, чем на 10% при изменении проницаемости клеточной мембраны от 50 до 200 % от нормы. При наличии Na/K-АТФазы и активируемых кальцием калиевых каналов объем эритроцита отклоняется от оптимального значения не более, чем на 10% при изменении проницаемости клеточной мембраны от 50 до 850 % от нормы. Однако, в этом случае значительно (в несколько раз) могут изменяться внутриклеточные концентрации ионов. Система метаболизма аденилатов может обеспечить дополнительную регуляцию транспортных АТФаз в клетке за счет регуляции внутриклеточного уровня АТФ. При этом достигается стабилизация стационарных значений внутриклеточных концентраций ионов (ионный гомеостаз) и клеточного объема в пределах изменения проницаемости клеточной мембраны от 50 до 1500 % от нормы. В этом случае, однако, объем и внутриклеточные концентрации ионов могут сильно отклоняться от стабилизируемых значений при переходных процессах. Совместное функционирование транспортных систем и метаболизма аденилатов позволяет обеспечить ионный гомеостаз и эффективную стабилизацию объема эритроцитов (в пределах 5% отклонения от оптимального значения) как в стационарном режиме, так и при переходных процессах при увеличении проницаемости клеточной мембраны до 10-15 раз по сравнению с нормой.

Уважаемые коллеги!

Я счастлив приветствовать всех читателей, редакторов, рецензентов и издателей SBPReports в канун наступающего 2022 года. Я благодарю всех вас за ваш вклад в создание этого журнала и его работу, продолжающуюся несмотря на все трудности, с которыми нам приходится сталкиваться как новому независимому журналу в век доминирования крупных издателей, научных сообществ и систем цитирования. Пожалуйста, примите мои искренние пожелания в наступающем 2022 году достичь высот как в профессиональных, так и в личных начинаниях!

Методы in silico стали удобным и эффективным инструментом для изучения природных феноменов на различных уровнях. Тем не менее, в отличие от таких областей, как экономика и физика, биология и физиология всегда со значительной неохотой принимали новые системные подходы. Так как научные статьи являются одной из ключевых метрик современного научного сообщества, количество журналов, посвященных одной теме, может служить хорошим маркером для оценки влияния конкретного предмета обсуждения в обществе. Безусловно, существуют уважаемые журналы, как PLOS Computational Biology или Journal of Theoretical Biology, однако их основным фокусом являются общебиологические феномены, в то время как вопросы физиологии и патофизиологии зачастую оказываются незамеченными. С другой стороны, количество работ по компьютерной биологии значительно растет от около 12000 работ, опубликованных в 2010 году, до около 28000 в 2020 (поиск по ключевой фразе “computational model” в базе PubMed). Принимая во внимание все вышеописанное и наш значительный опыт в различных областях компьютерной физиологии, наша команда решила, что будет ошибкой упустить возможность занять эту нишу. Таким образом, мы, группа коллег-ученых, в конце 2019 года решили создать наш собственный журнал – Системную Биологию и Физиологию. Это обращение издателя – попытка описать наш непростой первый год работы в издании научного журнала открытого доступа.