Атомно-силовая спектроскопия одиночных вирусных частиц и их субъединиц тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат наук Корнеев Денис Владимирович

• Корнеев Денис Владимирович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Корнеев Денис Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Атомно-силовая спектроскопия

1.1.1 Модификация зондов АСМ

1.1.2 Интерпретация результатов АСС

1.1.3 АСС вирусных частиц

1.2 Диэлектрофорез

1.2.1 Диэлектрофорез вирусных частиц

1.3 Флавивирусы

1.3.1 Проникновение в клетку. Рецепторы

1.4 Вирус осповакцины

1.5 Глицирризиновая кислота

1.6 Бактериофаг АР22

1.7 Заключение по обзору литературы

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Оборудование и реактивы

2.2 Объекты исследований

2.3 Программный пакет ForceReader

ГЛАВА 3. ФИКСАЦИЯ ВИРИОНА НА ЗОНДЕ АСМ

3.1 Модификация геометрии острия зонда

3.2 Химическая функционализация зондов

3.3 Изучение сорбции вирионов на поверхности зонда

3.4 Использование диэлектрофореза

ГЛАВА 4. АТОМНО-СИЛОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (ЭКСПЕРИМЕНТЫ)

4.1 Изучение системы «ЛСБ - белок Е ВЗН»

4.2 Изучение системы «вирус осповакцины - эритроцит человека»

4.3 Изучение системы «бактериофаг АР22 - Л.Ъаишаппи»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АСМ - атомно-силовой микроскоп или атомно-силовая микроскопия

АСС - атомно-силовая спектроскопия

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика

ВЗН - вирус Западного Нила

ВОВ - вирус осповакцины

ГА - глутаровый альдегид

ГК - глицирризиновая кислота

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

ДЭФ - диэлектрофорез

ЛСБ - ламининсвязывающий белок

ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия

РНК - рибонуклеиновая кислота

СЗМ - сканирующая зондовая микроскопия

СЭМ - сканирующая электронная микроскопия

ФСБ - фосфатно-солевой буфер

APTES - (З-аминопропил)-триэтоксисилан

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Атомно-силовая спектроскопия одиночных вирусных частиц и их субъединиц»

ВВЕДЕНИЕ

Вирусы являются облигатными внутриклеточными паразитами, распространены повсеместно и имеют исключительно высокое значение для всего живого на планете. Проникнув внутрь клетки, генетический материал вируса захватывает управление её ферментативным аппаратом и перестраивает его для синтеза своих копий [1]. Пути репликации вирусов отличаются большим разнообразием, но общим начальным этапом заражения является адгезия вириона к поверхности клетки [2; 3]. На данном этапе происходит молекулярное узнавание между молекулами, расположенными на поверхности клетки (рецепторами), и молекулами вириона. Изучение данного процесса является актуальной задачей современной биофизики и имеет большое теоретическое значение для понимания механизма проникновения вируса в клетку [2-4]. Прикладным аспектом в данной области является изучение влияния различных химических агентов, рассматриваемых в качестве возможных противовирусных средств, на адгезию вирионов к поверхности клетки [3].

Атомно-силовой микроскоп (АСМ), разработанный Г. Биннигом и его сотрудниками [5; 6], помимо визуализации рельефа поверхности позволяет осуществлять механическую манипуляцию наноразмерными объектами и измерять действующие на них силы. Данная техника, названная атомно-силовой спектроскопией (АСС) [7-10], нашла широкое применение в исследованиях различных биологических объектов [11-16]. АСС предоставляет принципиально новые возможности для изучения взаимодействия вирусной частицы с поверхностью клетки (Рисунок 1) - осуществима механическая манипуляция одиночным вирионом, возможно экспериментальное определение его механических параметров и измерение сил, действующих на вирион при контакте с поверхностью клетки [17-21]. Актуальным направлением биофизики вирусов является изучение при помощи метода АСС механических параметров взаимодействия поверхностных белков вируса и рецепторов, расположенных на поверхности клетки [21-23].

Флавивирусы вызывают ряд опасных заболеваний человека: клещевой энцефалит, лихорадка Денге, лихорадка Западного Нила и др. [1] Для большинства из них в настоящее время отсутствуют специфические средства лечения и профилактики, а процесс проникновения РНК вируса в цитоплазму клетки до сих пор не полностью ясен [1; 24-26]. Изучение молекулярного механизма заражения клетки флавивирусом является задачей, актуальной как в теоретическом, так и в практическом плане.

Ламининсвязывающий белок (ЛСБ) является одним из рецепторов для флавивирусов и его взаимодействие с белком E, покрывающем поверхность вирусной частицы, вероятно, важно не только на этапе адгезии вириона к поверхности клетки, но и при последующем выходе РНК вируса из эндосомы в цитоплазму клетки [27-33]. Кроме того, исключительно широкий спектр биологических функций ЛСБ [34-39] делает актуальным изучение свойств данного белка и в качестве самостоятельного объекта исследований.

Основной экспериментальной трудностью метода АСС одиночных вирусных частиц является закрепление вириона на острие зонда АСМ [17; 21].

В данной диссертационной работе были экспериментально проверены существующие подходы к решению задачи фиксации одиночной вирусной частицы на острие зонда АСМ, методом электронно-микроскопической визуализации зондов показано, что они не дают желаемого результата. Разработана и использована в исследованиях новая оригинальная методика на основе диэлектрофореза.

КАНТИЛЕВЕР

/

Рисунок 1. Схематическое изображение бактериофага, зафиксированного на острие зонда АСМ для силовых измерений. Адаптировано из [17].

Цели исследования:

• Разработать методику АСС одиночных вирусных частиц и применить ее при экспериментальном изучении адгезии вирионов к поверхности клетки для двух систем: «вирус осповакцины - эритроцит человека» [40-45], «бактериофаг AP22 - Лст&оЪа&вг Ъаишаппи» [46];

• Изучить механические свойства системы «ЛСБ - фрагменты поверхностного белка E вируса Западного Нила (ВЗН)» методом АСС одиночных молекул.

Задачи исследования:

1. Изучить адгезию вирусных частиц к поверхности зондов АСМ при простой инкубации в вирусной суспензии;

2. Разработать методику модификации зондов АСМ для фиксации одиночных вирионов;

3. Изучить диэлектрофорез вирусных частиц в качестве метода для фиксации одиночных вирионов на острие зонда АСМ;

4. Провести измерения методом АСС для системы «вирус осповакцины -эритроцит человека», изучить влияние глициррициновой кислоты на адгезию вириона к поверхности эритроцита;

5. Провести измерения методом АСС для системы «бактериофаг AP22 -Лст&оЪа&вг Ъаишаппи», сравнить результаты для двух штаммов -восприимчивого и резистентного к данному бактериофагу;

6. Изучить механические характеристики межмолекулярного взаимодействия для системы «ЛСБ - фрагменты поверхностного белка E ВЗН» методом АСС одиночных молекул при двух значениях pH среды - нейтральном (pH = 7,4), соответствующем внеклеточной среде, и pH = 5,3, характерном для эндосом;

7. Используя метод механического разворачивания (анфолдинга) [47], изучить механические свойства молекул ЛСБ при pH = 7,4 и pH = 5,3;

Диссертация имеет классическую компоновку и состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов.

Первая глава - обзор литературы, посвящена анализу литературных данных для методов и объектов, использованных в работе. Особое внимание уделено технике экспериментов, физическим основам АСС и анализу возможных артефактов.

Вторая глава - материалы и методы, содержит описание приборов, реактивов и препаратов. Часть приборов была изготовлена или модифицирована автором диссертации. Кроме того, данная глава содержит описание программного пакета ForceReader, предназначенного для анализа силовых кривых, который был разработан автором в рамках данной работы.

Третья глава посвящена разработке и экспериментальной проверке методики фиксации одиночных вирусных частиц на острие зонда АСМ. Экспериментально показано, что вероятность фиксации вирионов на острие зонда АСМ при простой инкубации в вирусной суспензии пренебрежимо мала и для достижения результата необходимо использование методов, обеспечивающих селективное движение вирионов. Предложена оригинальная методика фиксации одиночного вириона на острие зонда АСМ с использованием диэлектрофореза, её эффективность подтверждена методом электронно-микроскопической визуализации зондов.

Четвертая глава содержит описание и обсуждение результатов измерений методом АСС, выполненных для систем: «ЛСБ - фрагменты белка E ВЗН», «вирус осповакцины - эритроцит», «бактериофаг АР22 - Л.ЪаитаппИ». Изучено влияние глицирризиновой кислоты на адгезию вируса осповакцины к поверхности эритроцита человека. Показано, что для штамма Л.ЪаитаппИ, устойчивого к бактериофагу AP22, сила адгезия фаговой частицы меньше, чем для штамма, восприимчивого к данному бактериофагу.

Научная новизна работы

Разработана оригинальная методика фиксации одиночных вирусных частиц на острие зонда АСМ с использованием диэлектрофореза. Показано, что при простой инкубации функционализованного зонда в вирусной суспензии даже при высокой концентрации и чистоте препарата вероятность сорбции вириона на острие зонда пренебрежимо мала, что ставит под сомнение результаты ранних работ, посвященных манипуляции одиночными вирусными частицами. Показана необходимость визуализации зондов АСМ для подтверждения наличия вирионов или их фрагментов после экспериментов.

Впервые показана зависимость механических свойств молекул ЛСБ от величины pH среды.

Впервые осуществлена механическая манипуляция одиночными вирионами осповакцины и исследован их контакт с поверхностью эритроцита человека. Показано редуцирующее влияние глицирризиновой кислоты на адгезию вирионов к поверхности клетки.

Впервые осуществлена механическая манипуляция одиночным вирионом бактериофага семейства Myoviridae. Показано, что адгезия к поверхности бактерии отличается для восприимчивого и резистентного штаммов.

Теоретическая и практическая значимость работы

Разработанная методика АСС одиночных вирусных частиц применима для изучения взаимодействия различных вирусов с поверхностью клетки. На примере глицирризиновой кислоты показана адекватность данного метода для изучения влияния химических агентов на адгезию вирионов.

Обнаруженное изменение механических свойств ЛСБ при изменении pH среды, вероятно, имеет значение для проникновения флавивируса в клетку. Возможно, обнаружен новый элемент молекулярного механизма заражения клетки флавивирусом.

Программный пакет анализа силовых кривых ForceReader размещен в открытом доступе на сервере SourceForge, доступен для скачивания, и может быть использован другими исследователями.

Положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментально показано, что при простой инкубации зонда АСМ в вирусной суспензии вероятность сорбции вирионов на его острие пренебрежимо мала;

2. Разработана оригинальная методика фиксации одиночных вирусных частиц на острие зонда АСМ для силовых измерений;

3. Для модельной системы «вирус осповакцины - эритроцит человека» показана применимость разработанной методики для изучения механического контакта одиночной вирусной частицы с поверхностью клетки;

4. С использованием разработанной методики показано, что адгезия бактериофага AP22 к поверхности бактерии Л.Ъаитаппи отличается для восприимчивого и резистентного штаммов;

5. Методом АСС одиночных молекул показано изменение механических свойств молекул ЛСБ при понижении pH с 7,4 до 5,3;

Работа выполнена соискателем в лаборатории ультраструктурных исследований ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» (Новосибирская обл., р.п. Кольцово). Часть работы, посвященная изучению системы «ЛСБ - белок E ВЗН», выполнена летом 2013 года в лаборатории физики живой материи Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL, Швейцария).

Диссертация изложена на 109 страницах машинописного текста и включает следующие разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы исследований, две главы, посвященные исследованиям и обсуждению результатов, заключение, выводы и указатель литературы, включающий 162 работы. Диссертация содержит 61 рисунок и 5 таблиц.

Основное содержание работы отражено в 5 научных статьях в изданиях, соответствующих требованиям ВАК. Результаты работы представлены на 10 российских и зарубежных конференциях. Список публикаций приведен в автореферате.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Атомно-силовая спектроскопия

Атомно-силовой микроскоп (АСМ), впервые описанный Г. Биннигом и его сотрудниками в 1986 году [6], позволяет осуществлять визуализацию рельефа поверхности с атомарным разрешением, измерять величины сил в диапазоне от 10-12 Н до 10-6 Н и выполнять прямую механическую манипуляцию наноразмерными объектами [7-10]. Данный прибор относится к семейству сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ), основной особенностью которого является прецизионное перемещение зонда относительно сканируемой поверхности при помощи пьезоэлектрических двигателей - сканеров [10].

Чувствительным элементом АСМ является кантилевер - упругая консоль, на конце которой расположен заостренный зонд, взаимодействующий со сканируемой поверхностью. Типичное значение радиуса кривизны зонда 5-10 нм, для специальных зондов особой остроты данная величина может достигать 1 нм [48].

Силы, действующие на зонд, вызывают деформацию кантилевера. В современных АСМ регистрация деформации кантилевера реализована при помощи оптической системы на основе полупроводникового лазера и четырехсекционного фотоприемника (Рисунок 1.1). Величине деформации соответствует разность сигналов между соответствующими сегментами фотоприемника.

>(1) * (2)

► (3) ♦ (4)

Рисунок 1.1. Оптическая система регистрации деформации кантилевера. Адаптировано из [10].

Кантилеверы и зонды обычно изготавливают из кремния или нитрида кремния, чаще всего кантилеверы имеют простую прямоугольную форму, треугольные кантилеверы применяются реже [9]. Длина кантилевера обычно лежит в пределах 50^500 мкм, ширина 20^40 мкм и толщина 1^3 мкм [10].

Параметры кантилевера выбирают таким образом, чтобы величина деформации при силовых измерениях была достаточно малой и позволяла использовать линейное приближение - закон Гука (Рисунок 1.2). Для наиболее распространенной прямоугольной формы кантилевера используют следующие выражения, связывающие амплитуду деформации с геометрическими параметрами и приложенной к концу кантилевера силой [7; 9]:

й2 б^Х2

йХ ЕМ

(1.1)

= ^ = 2^ , (1.2)

Емг3 3 йХ

где 2с - амплитуда деформации кантилевера, ^ - сила, приложенная к концу

кантилевера, Е - модуль Юнга материала, из которого изготовлен кантилевер, Х, м, ^ - длина, ширина и толщина кантилевера соответственно, X, 7 -горизонтальная и вертикальная координаты соответственно.

Рисунок 1.2. Малая деформация кантилевера под действием силы, приложенной к его концу.

Адаптировано из [9].

Важной для биологических приложений особенностью АСМ, выгодно отличающей данную технику от электронной микроскопии, является отсутствие

специальной пробоподготовки и возможность работы с образцами в жидкой среде при физиологических условиях. Это позволяет визуализировать различные биологические поверхности и изучать механические свойства макромолекул, вирусов и клеток в нативном состоянии [11-23].

Использование АСМ для манипуляции наноразмерными объектами с измерением сил, возникающих при их взаимодействии, было названо атомно-силовой спектроскопией (АСС) [9] и нашло широкое применение в исследованиях биологических объектов. Первичным результатом измерения в данном случае является так называемая «силовая кривая» - зависимость деформации кантилевера от расстояния между зондом и объектом (Рисунок 1.3). Значения локальных механических параметров для изучаемых систем получают в результате математической обработки данных кривых [7-10].

Рисунок 1.3. Схема получения зависимостей величины деформации кантилевера (D) от смещения (S) вертикального сканера АСМ - «силовых кривых». Адаптировано из [9].

Опубликовано большое количество работ, посвященных исследованию методом АСС механических свойств биологических макромолекул [14-16; 22; 23; 29], различных полимеров, наночастиц, вирусов [17-21] и живых клеток [11-13]. В данной области выделяются два основных направления: измерение сил, возникающих при разрыве механического контакта между объектами, и определение локальных механических характеристик (модуль Юнга и др.) при

D

вдавливании зонда в поверхность объекта - наноиндентация [7; 9]. В биофизике вирусов нашли применение оба подхода: измерение амплитуд сил отрыва вирусных частиц и их субъединиц от различных поверхностей, включая мембрану живой клетки [17; 21], и изучение механических свойств самих вирусных частиц методом наноиндентации [18-21]. Отдельного упоминания заслуживает применение АСС для изучения механических характеристик разворачивания белков - механический анфолдинг [47].

Основной проблемой интерпретации результатов АСС является вопрос о том, для каких именно объектов были получены силовые характеристики взаимодействия: геометрические параметры зонда, какие частицы находились на его поверхности в момент получения силовой кривой, изменялись ли свойства объектов во время эксперимента и т.д. Критически важным для оценки достоверности результатов АСС этапом является характеризация острия зонда, которая должна осуществляться перед измерениями и после них. Именно этот этап весьма часто отбрасывается исследователями, что может приводить к критическим ошибкам [49; 50]. Наиболее детально острие зонда АСМ может быть характеризовано методом просвечивающей или сканирующей электронной микроскопии высокого разрешения [48; 51]. В том случае, когда электронная микроскопия недоступна, геометрические параметры острия зонда могут быть оценены методом сканирования эталонных решеток с остроконечными выступами [52]. При невозможности визуализации острия зонда, результаты химической модификации его поверхности и сорбции целевых объектов могут быть качественно оценены по изменению собственной резонансной частоты колебаний кантилевера [9].

При использовании АСМ в режиме АСС зонд подводится по вертикальной координате до контакта с поверхностью образца, прижимается и отводится обратно. Получают две экспериментальные кривые - «кривая подвода» и «кривая отрыва». В том случае, когда исследуют процесс деформации объекта при контакте с зондом или проникновение зонда в объект (наноиндентация), целевой

является кривая подвода, в том случае, когда исследуется процесс отрыва объекта, закрепленного на зонде, или чистого зонда от поверхности субстрата, целевой является кривая отрыва [9].

Первичные экспериментальные кривые представляют собой зависимости амплитуды дифференциального сигнала фотоприемника (ток или напряжение, в зависимости от конкретной аппаратной реализации) от величины напряжения, приложенного к пьезоэлектрическому сканеру, перемещающему зонд по вертикальной координате [10]. Обработку экспериментальных кривых начинают с приведения координат к удобному для количественного анализа формату -зависимости величины силы, действующей на зонд, от расстояния между зондом и поверхностью. Преобразование аргумента программное обеспечение большинства современных АСМ осуществляет автоматически, и пользователь получает первичные силовые кривые в виде зависимости амплитуды дифференциального сигнала фотоприемника от вертикального перемещения сканера [9; 10].

Для преобразования вертикальной координаты из амплитуды сигнала фотоприемника в величину силы, действующей на зонд, необходимы два дополнительных параметра. Коэффициент, связывающий величину смещения вертикального сканера с деформацией кантилевера, и силовая постоянная (£), связывающая величину силы, действующей на зонд, с деформацией кантилевера. Первый коэффициент определяют графически (Рисунок 1.4), используя наклонный прямолинейный участок силовой кривой, соответствующий деформации кантилевера при контакте зонда с твердой поверхностью. Зонд и поверхность при этом считают абсолютно твердыми [7; 9]. Значение данного коэффициента зависит от геометрических параметров кантилевера и от того, на какую точку его тыльной поверхности сфокусирован луч лазера.

Силовая постоянная является механическим параметром кантилевера и зависит от его геометрии и свойств материала, из которого он изготовлен [7; 9].

Рисунок 1.4. Графический способ определения коэффициента, связывающего величину деформации кантилевера (Б) со смещением вертикального сканера (Б), на участке силовой кривой, соответствующем контакту с твердой поверхностью.

Для определения величины силы, соответствующей определенной деформации кантилевера, используют закон Гука [7; 9]:

^ = -к • , (1.3) где к - силовая постоянная кантилевера, 2с - деформация.

Для прямоугольного кантилевера связь силовой постоянной с геометрическими параметрами описывается следующим выражением [7]:

Ет1

к =

4 I

(1.4)

где Е - модуль Юнга материала, из которого изготовлен кантилевер, I, w, ^ - длина, ширина и толщина кантилевера соответственно.

Данное выражение используют для теоретической оценки силовой постоянной кантилевера, предварительно определив его геометрические параметры методом световой или электронной микроскопии [9; 53]. Длина и ширина кантилеверов при серийном производстве выдерживаются с большой точностью, но в силу специфики технологического процесса [10] толщина кантилеверов может значительно варьировать даже в пределах одной партии. По этой причине производитель обычно указывает номинальную величину силовой постоянной с большим интервалом допустимых отклонений, который не редко достигает 100%. Для получения количественных результатов силовых измерений

необходимо иметь как можно более точное значение силовой постоянной кантилевера [7; 9]. Существуют следующие методы определения данной величины:

• Теоретическая оценка с использованием геометрических параметров и свойств материала [7; 9; 53];

• Гидродинамический метод Садера [54; 55];

• Сравнение с эталонным тарированным кантилевером [9];

• Анализ спектра колебаний кантилевера, вызванных тепловым движением молекул [56; 57];

Теоретическая оценка силовой постоянной (1.4) требует высокой точности определения геометрических параметров кантилевера, кроме того, форма реального кантилевера может быть сложнее простого параллелепипеда, а модуль Юнга материала в случае тонкой пластинки может отличаться от номинального значения для массивного образца по технологическим причинам [10].

Из-за низкой точности данный подход редко используется для определения силовой постоянной конкретного кантилевера [7], обычно его применяют лишь при проектировании кантилеверов для оценки возможного диапазона значений силовой постоянной [9].

Гидродинамический метод Садера состоит в экспериментальном определении резонансной частоты и добротности колебаний кантилевера в среде (жидкость или воздух) для вычисления резонансной частоты колебаний кантилевера в вакууме (ютс). Полученное значение подставляют в теоретическое выражение для силовой постоянной [54; 55]:

к = Ме РсЪЪЬа1ас, (1.5) где к - силовая постоянная, рс - плотность материала, Ъ, И, Х - ширина, толщина и длина кантилевера соответственно, М - нормализованная эффективная масса (Ме = 0,2427 для Х / Ъ > 5 [54]).

Выражение, связывающее резонансную частоту колебаний кантилевера в вакууме с резонансной частотой, определенной в среде:

PVacc = Pf

i+7pbг p), (16)

Apch f

где - резонансная частота в вакууме, ^ - резонансная частота в среде, р/ -плотность среды, рс - плотность материала кантилевера, к - толщина кантилевера, тг ) - вещественная часть комплексной гидродинамической функции [54].

Подставляя данное выражение и плотностное уравнение (1.7) в формулу (1.5) получают выражение, используемое для определения величины силовой постоянной (1.8):

7tpf Ь 4

к = 0,1906prЬ2LQf Гг (р )pf , (1.8)

Ph = [Qf Гг К) -ГГ (р)], (1.7)

где Qf - добротность для колебаний кантилевера в среде при резонансной частоте (определяется экспериментально), Г, (р), Г (р) - мнимая и вещественная части

комплексной гидродинамической функции соответственно.

Видно, что в выражение для определения величины силовой постоянной не входит толщина кантилевера. Это имеет большое практическое значение, т.к. в отличие от ширины и длины кантилевера, толщина (1^3 мкм) не может быть с приемлемой точностью измерена при помощи классической световой микроскопии. Возможность определения резонансной частоты колебаний кантилевера имеют практически все современные АСМ [10], добротность определяют графически по соответствующему спектру колебаний в окрестности точки резонанса [9; 57].

Сравнение с эталонным кантилевером (Рисунок 1.5) методом одновременной деформации [9] используется редко, что объясняется высокой трудоемкостью и влиянием точности совмещения кантилеверов на результат измерений [57], кроме того, коммерческие тарированные кантилеверы достаточно дороги и редки.

В настоящее время для определения величины силовой постоянной чаще всего используют метод анализа спектра колебаний кантилевера, вызванных

тепловым движением молекул [53; 56-59], соответствующий встроенный модуль имеют многие современные АСМ.

Рисунок 1.5. Метод одновременной деформации кантилеверов. Адаптировано из [57].

Данный метод основан на простом выражении, связывающем силовую постоянную к со среднеквадратичной амплитудой тепловых колебаний кантилевера (2:

где кв - постоянная Больцмана (кв = 1,38 • 10 23 Дж/ К), т - абсолютная температура.

Для практических вычислений используется уточненная форма данного выражения [57]:

где (^г) - "виртуальная среднеквадратичная амплитуда колебаний", измеряемая

при помощи оптической системы микроскопа с учетом только первой моды колебаний, в - угол наклона кантилевера относительно плоскости (геометрический параметр прибора).

Данный метод наиболее прост в использовании и не требует измерения геометрических параметров кантилевера. В большинстве современных работ в области АСС силовые постоянные кантилеверов определены при помощи модуля анализа спектра тепловых колебаний, встроенного в АСМ.

Из выражений (1.9) и (1.10) видно, что метод анализа спектра тепловых колебаний наиболее адекватен для «мягких» (к < 1 Н/м) кантилеверов, обычно

характеризуемым кантилевер

эталонный кантилевер

к Т

к = (1.9)

к Т

к = 0 817 ^ 0С82 в , (1.10)

используемых в АСС биологических объектов. Для более жестких кантилеверов амплитуда тепловых колебаний, может оказаться слишком малой, что значительно ограничит точность измерения.

Определение величины силовой постоянной, безусловно, является важным этапом экспериментов, выполняемых с использованием техники АСС, и точность полученного значения влияет на финальный результат измерений. Данная проблема вызывает большой интерес исследователей - с момента изобретения АСМ опубликовано большое количество работ, посвященных калибровке силовой постоянной. Тем не менее, точность определения данной величины, равно как и приборная погрешность АСМ, не является главным источником ошибок в силовой спектроскопии [9]. Наиболее важным фактором является состояние острия зонда в момент контакта с поверхностью, при этом данной проблеме исследователи часто не уделяют достойного внимания.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Корнеев Денис Владимирович, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Филдс Б. Вирусология / Филдс Б., Найп Д. // М., Мир., - 1989. - т. 1. - 492 С.

2. Kendall K. Adhesion of cells, viruses and nanoparticles / Kendall K., Kendall M.,

Rehfeldt F. // Springer Dordrecht Heidelberg London New York. - 2011. - 282 P.

3. Haywood A.M. Virus Receptors: Binding, Adhesion Strengthening, and Changes

in Viral Structure / Haywood A.M. // Journal of Virology. - 1994. - Vol. 68, №1. - P. 1-5.

4. Bhella D. The role of cellular adhesion molecules in virus attachments and entry / Bhella D. // Philosophical Transactions of the Royal Society B. - 2015. - 370. -20140035.

5. Heinzelmann H. Design of an atomic force microscope and first results /

Heinzelmann H., Grutter P., Meyer E., Hidber H., Rosenthalter L., Ringger M., Guntherort H.-J. // Science. - 1987. - Vol. 189/190. - P. 29-35.

6. Binning G. Atomic force microscope / Binning G., Quate C. F., Gerber Ch. //

Physical Review Letters. - 1986. - Vol. 56. - P. 930-933.

7. Cappella B. Force-distance curves by atomic force microscopy / Cappella B., Dietler G. // Surface Science Reports. - 1999. - Vol. 34. - P. 1-104.

8. Saint Jean M. Van der Waals and capacitive forces in atomic force microscopies / Saint Jean M., Hudlet S., Guthmann C., Berger J. // Journal of Applied Physics. -1999. - Vol. 86. - P. 5245-5248.

9. Butt H.J. Force measurements with the atomic force microscope: Technique, interpretation and applications / Butt H.J., Cappella B., Kappl M. // Surface Science Reports. - 2005. - Vol. 59. - P. 1-152.

10. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии / Миронов В.Л. // Нижний Новгород. - 2004. - 114 С.

11. Sato M. Local mechanical properties measured by atomic force microscopy for cultured bovine endothelial cells exposed to shear stress / Sato M., Nagayama K., Kataoka,N., Sasaki M., Hane K. // Journal of Biomechanics. - 2000. - Vol. 33. -P. 127-135.

12. Costa K.D. Single-cell elastography: probing for disease with the atomic force microscope / Costa K.D. // Disease Markers. - 2004. - Vol. 19. - P. 139-154.

13. Radmacher M. Measuring the elastic properties of living cells by the atomic force microscope / Radmacher M. // Methods of Cell Biology. - 2002. - Vol. 68.

- P. 67-90.

14. Bizzarri A.R. Atomic Force Spectroscopy in Biological Complex Formation: Strategies and Perspectives / Bizzarri A.R., Cannistraro S. // Journal of Physical Chemistry B. - 2009 - Vol. 113. № 52. - P.16449-16464.

15. Chtcheglova L.A. Force Spectroscopy with a Small Dithering of AFM Tip: A Method of Direct and Continuous Measurement of the Spring Constant of Single Molecules and Molecular Complexes / Chtcheglova L.A., Shubeita G.T., Sekatskii S.K., Dietler G. // Biophysical Journal. - 2004. - Vol. 86 №2. - P. 1177-1184.

16. Muller D. J. Atomic Force Microscopy as a Multifunctional Molecular Toolbox in Nanobiotechnology / Muller D. J., Dufrene Y. F. // Nature Nanotechnology. -2008. - Vol. 3. - P. 261-269.

17. Pereira R.S. Atomic force microscopy as a novel pharmacological tool / Pereira R.S. // Biochemical Pharmacology. - 2001. - Vol. 62. - P. 975-983.

18. Mateu M.G. Mechanical properties of viruses analyzed by atomic force microscopy: A virological perspective / Mateu M.G. // Virus Research. - 2012. -Vol. 168. - P. 1-22.

19. Kol N. Mechanical Properties of Murine Leukemia Virus Particles: Effect of Maturation / Kol N., Gladnikoff M., Barlam D., Shneck R.Z., Rein A., Rousso I. // Biophysical Journal. - 2006. - Vol. 91. - P. 767-774.

20. Stephanidis B. Elastic Properties of Viruses / Stephanidis B., Adichtchev S., Gouet P., McPherson A., Mermet A. // Biophysical Journal. - 2007. - Vol. 93. -P. 1354-1359.

21. Herrmann A. Single-Virus Force Spectroscopy unravels molecular details of virus infection / Herrmann A., Sieben C. // Integrative Biology. - 2015. - Vol. 7.

- P. 620-632.

22. Bogachek M.V. Characterization glycoprotein E C-end of West Nile virus and evaluation of its interaction force with aVß3 integrin as putative cellular receptor./ Bogachek M.V., Zaitsev B.N., Sekatskii S.K., Protopopova E.V., Ternovoi V.A., Ivanova A.V., Kachko A.V., Ivanisenko V.A., Dietler G., Loktev V.B. // Biochemictry (Moscow). - 2010. - Vol. 75. - P. 472-480.

23. Lee J.W. Quantifying the specific binding between West Nile virus envelope domain III protein and the cellular receptor aVß3 integrin / Lee J.W., Chu J.J., Ng M.L.// Journal of Biological Chemistry. - 2006. - Vol. 281. - P. 1352-1360.

24. Fernandez-Garcia M.-D. Pathogenesis of Flavivirus Infections: Using and Abusing the Host Cell / Fernandez-Garcia M.-D., Mazzon M., Jacobs M., Amara

A.//Cell Host & Microbe. - 2009. - Vol. 5. - P. 318-328.

25. Lindenbach B.D. Flaviviridae: The Viruses and Their Replication / Lindenbach

B.D., Thiel H.-J., Rice C.M. // Fields Virology. - 5th Edition. - 2007. - Eds. Lippincott-Raven Publishers. - Philadelphia. - P. 1101-1152.

26. Kuhn R.J. Structure of Dengue Virus: Implications for Flavivirus Organization, Maturation, and Fusion / Kuhn R.J., Zhang W., Rossmann M.G., Pletnev S.V., Corver J., Lenches E., Jones C.T., Mukhopadhyay S., Chipman P.R., Strauss E.G., Baker T.S., Strauss J.H. // Cell. - 2002. - Vol. 108. №5. - P. 717-725.

27. Bondarenko E.I. Laminin-binding protein (LBP) as a cellular receptor for the virus of Venezuelan equine encephalomyelitis (VEE): Part 1. A study of the interaction between VEE virus virions and the human recombinant LBP / Bondarenko E.I., Protopopova E.V., Konovalova S.N., Sorokin A.V., Kachko A.V., Surovtsev I.V., Loktev V.B. // Mol. Gen. Mikrobiol. Virusol. - 2003. -Vol. 4. - P. 36-39.

28. Protopopova E. Human laminin binding protein as a candidate in cell receptor for the Tick-borne encephalitis virus./Protopopova E., Sorokin A., Konovalova S., Kachko A., Netesov S., Loktev V. // Zenr. bl. Bacteriol. - 1999. - Vol. 289. -P. 632-638.

29. Bogachek M.V. Immunochemical and single molecule force spectroscopy studies of specific interaction between the laminin binding protein and the West

Nile virus surface glycoprotein E domain II / Bogachek M.V., Protopopova E.V., Loktev V.B., Zaitsev B.N., Favre M., Sekatskii S.K., Dietler G. // Journal of Molecular Recognition. - 2008. - Vol. 21. - P. 55-62.

30. Perera-Lecoin M. Flavivirus Entry Receptors: An Update / Perera-Lecoin M., Meertens L., Carnec X., Amara A. // Viruses. - 2014. - Vol. 6. - P. 69-88.

31. Malygin A.A. // C-Terminal Fragment of Human Laminin Binding Protein Contains a Receptor Domain for Venezuelan Equine Encephalitis and Tick Borne Encephalitis Viruses / Malygin A.A., Bondarenko E.I., Ivanisenko V.A., Protopopova E.V., Karpova G.G., Loktev V.B. // Biochemistry (Moscow). -2009. - Vol. 74. № 12. - P. 1328-1336.

32. Stiasny K. Flavivirus membrane fusion / Stiasny K., Heinz F.X. // Journal of General Virology. - 2006. - Vol. 87. - P. 2755-2566.

33. Stiasny K. Molecular mechanisms of flaviviral membrane fusion./ Stiasny K., Fritz R., Pangerl K., Heinz F.X. // Amino Acids. - 2011. - Vol. 41. - P. 11591163.

34. Castronovo V. Laminin receptors and laminin-binding proteins during tumor invasion and metastasis / Castronovo V. // Invasion Metastasis. - 1993. - Vol. 13. - P. 1-30.

35. Beck K. Structure and function of laminin: anatomy of a multidomain glycoprotein / Beck K., Hunter I., Engel J. // FASEB Journal. - 1990. - Vol. 4. -P. 148-160.

36. Nelson J. The 67 kDa laminin receptor: structure, function and role in disease / Nelson J., McFerran N.V., Pivato G., Chambers E., Doherty C., Steele D., Timson D.J. // Bioscience Reports. - 2008. - Vol. 28. - P. 33-48.

37. Jamieson K.V., Wu J., Hubbard S.R., Meruelo D. Crystal structure of the human laminin receptor precursor / Jamieson K.V., Wu J., Hubbard S.R., Meruelo D. // Journal of Biological Chemistry. - 2008. - Vol. 283. - P. 3002 - 3005.

38. Ardini E. The 67-kDa Laminin Receptor Originated from a Ribosomal Protein that Acquired a Dual Function During Evolution / Ardini E., Pesole G., Tagliabue

E., Magnifico A., Castronovo V., Sobel M. E., Colnaghi M. I., Menard S. // Molecular Biology and Evolution. - 1998. - Vol. 15. - P. 1017-1025.

39. Landowski T.H. Studies of the Structure of the Metastasis-Associated 67 kDa Laminin Binding Protein: Fatty Acid Acylation and Evidence Supporting Dimerization of the 32 kDa Gene Product To Form the Mature Protein / Landowski T.H., Dratz E.A., Starkey J.R // Biochemistry. - 1995. - Vol. 34. - P. 11276-11287.

40. Dales S., Biology of poxviruses. / Dales S., Pogo B.G.T. // Virology monographs. - Springer-Verlag. - 1981. - Vienna. - 112 P.

41. Fenner F. The orthopoxviruses / Fenner F., Wittek R., Dumbell K.R. // Academic Press. - 1989. - New York. - 440 P.

42. Moss B. Vaccinia virus: a tool for research and vaccine development / Moss B. // Science. - 1991. - Vol. 252. - P. 1662-1667..

43. Malkin A.J. Structure of Intracellular Mature Vaccinia Virus Visualized by In Situ Atomic Force Microscopy / Malkin A.J., McPherson A., Gershon P.D. // Journal of Virology. - 2003. -Vol. 77. № 11. - P. 6332-6340.

44. Лурия С. Общая вирусология /Лурия С., Дарнелл Дж. // М. - 1970. - 424 С.

45. Belyavin B.G. The Mechanism of Influenza Virus Haemagglutination as a Model of Specific Receptor Adsorption / Belyavin B.G. // Journal of general Microbiology. - 1963. - Vol. 32. - P. 15-17.

46. Popova A.V. Isolation and characterization of wide host range lytic bacteriophage AP22 infecting Acinetobacter baumannii / Popova A.V., Zhilenkov E.L., Myakinina V.P., Krasilnikova V.M., Volozhantsev V. // FEMS Microbiology Letters. - 2012. - Vol. 332. - P. 40-46.

47. Глякина А.В. Экспериментальное и теоретическое исследование процессов механического разворачивания различных белков / Глякина А.В., Балабаев Н.К., Галзитская О.В. //, Биохимия. - 2013. - Т. 78, №11. - С. 1550-1563.

48. Wilson N.R. Carbon nanotube tips for atomic force microscopy / Wilson N.R., Macpherson J.V. // Nature Nanotechnology. - 2009. - Vol. 4. - P. 483-491.

49. Siebena C. Influenza virus binds its host cell using multiple dynamic interactions / Siebena C., Kappel C., Zhu R., Wozniak A., Rankle C., Hinterdorferc P., Grubmüller H., Herrmann A.// PNAS. - 2012. - Vol. 109. № 34. - P. 1362613631.

50. Rank C. Multiple receptors involved in human rhinovirus attachment to live cells / Rank C., Kienberger F., Wildling L., Wruss J., Gruber H. J., Blaas D., Hinterdorfer P. // PNAS. - 2008. - Vol. 105. № 46. - P. 17778-17783.

51. Cheung C.L. Carbon nanotube atomic force microscopy tips: Direct growth by chemical vapor deposition and application to high-resolution imaging / Cheung C.L., Hafner J.H., Lieber C.M., // PNAS. - 2000. - Vol. 97. №8. - P. 38093813.

52. Yang G. Cleaning AFM colloidal probes by mechanically scrubbing with supersharp ''brushes'' / G. Yang, G. V. Franks // Ultramicroscopy. - 2009. -Vol.109. - P. 1061-1065.

53. Neumeister J.M. Lateral, normal, and longitudinal spring constants of atomic force microscopy cantilevers / Neumeister J.M., Ducker W.A. // Review of Scientific Instruments. - 1994. - Vol. 65. №8. - P. 2527-2531.

54. Sader J.E. Method for the calibration of atomic force microscope cantilevers / Sader J.E., Larson I., Mulvaney P., White L.R. // Review of Scientific Instruments. - 1995. - Vol. 66. - P. 3789-3798.

55. Sader J.E. Calibration of rectangular atomic force microscope cantilevers / Sader J.E., Chon J.W.M., Mulvaney P. // Review of Scientific Instruments. -1999. - Vol. 70. №10. - P. 3967-3969.

56. Levy R. Measuring the spring constant of atomic force microscope cantilevers: thermal fluctuations and other methods / Levy R., Maaloum M. // Nanotechnology. - 2002. - Vol. 13 №1. - P. 33-37.

57. Kim M.-S. Accurate determination of spring constant of atomic force microscope cantilevers and comparison with other methods / M.-S. Kim, J.-H. Choi, J.-H. Kim, Y.-K. Park // Measurement. - 2010. - Vol. 43. - P. 520-526.

58. Clifford C.A. The determination of atomic force microscope cantilever spring constants via dimensional methods for nanomechanical analysis / Clifford C.A., Seah M.P. // Nanotechnology. - 2005. - Vol. 16. № 9. - P.1666-1680.

59. Ohler B. Cantilever spring constant calibration using laser Doppler vibrometry / Ohler B. // Review of Scientific Instruments. - 2007. - Vol. 78. № 6. - 063701.

60. Evans E. Dynamic Strength of Molecular Adhesion Bonds / Evans E., Ritchie K. // Biophysical Journal. - 1997. - Vol. 72. - P. 1541-1555.

61. Janissen R. Optimized straight forward procedure for covalent surface immobilization of different biomolecules for single molecule applications / Janissen R., Oberbarnscheidt L., Oesterhelt F. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2009. - Vol. 71. - P. 200-207.

62. Thormann E. Dynamic Strength of the Interaction between Lung Surfactant Protein D (SP-D) and Saccharide Ligands / Thormann E., Dreyer J.K., Simonsen A.C., Hansen P.L., Hansen S., Holmskov U., Mouritsen O.G. // Biochemistry. -2007. - Vol. 46. - P. 12231-12237.

63. Dammer U. Specific antigen/antibody interactions measured by force microscopy / Dammer U., Hegner M., Anselmetti D., Wagner P., Dreier M., Huber W., Guentherodt H. J. // Biophysical Journal. - 1996. - Vol. 70. - P. 2437-2441.

64. Vandenberg E.T. Structure of 3-Aminopropyl Triethoxy Silane on Silicon Oxide / Vandenberg E.T., Bertilsson L., Liedberg B., Uvdal K., Erlandsson R., Elwing H., Lundstrom I. // Journal of Colloid and Interface Science. - 1991. - Vol. 147. №1. - P. 103-118.

65. Weisel J.W. Protein-protein unbinding induced by force: single-molecule studies / Weisel J.W, Shuman H, Litvinov R.I. // Current Opinion in Structural Biology. - 2003. - Vol. 13. - P. 227-235.

66. Zhang W.K. AFM imaging and single molecule force spectroscopy studies on macromolecular interactions at single molecule level / Zhang W.K. //Acta Polymerica Sinica. - 2011. - Vol. 9. - P. 913-920.

67. Kumar S. Biomolecules under mechanical force / Kumar S., Lee M.S. // Physics Reports. - 2010. - Vol. 486. - P. 1-74.

68. Kienberger F. Atomic Force Microscopy Studies of Human Rhinovirus: Topology and Molecular Forces / Kienberger F., Zhu R., Rankl C., Gruber H.J., Blaas D., Hinterdorfer P. // Methods in Enzymology. - 2010. - Vol. 475. - P. 515-539.

69. Hinterdorfer P. Poly(ethyleneglycol): An ideal spacer for molecular recognition force microscopy/spectroscopy / Hinterdorfer P., Kienberger F., Raab A., Gruber H. J., Baumgartner W., Kada G., Riener C., Wielert-Badt S., Borken C., Schindler H. // Single Molecule. - 2000. - Vol. 1. - P. 99-103.

70. Ebner A. A New Simple Method for Linking of Antibodies to Atomic Force Microscopy Tips / Ebner A., Wildling L., Kamruzzahan A.S.M., Rankl C., Wruss J., Hahn C.D., Holzl M., Zhu R., Kienberger F., Blaas D., Hinterdorfer P., Gruber H.J. // Bioconjugate Chemistry. - 2007. - Vol. 18. - P. 1176-1184.

71. Neundlinger I. Characterization of Enhanced Monovalent and Bivalent Thrombin DNA Aptamer Binding Using Single Molecule Force Spectroscopy / Neundlinger I., Poturnayova A., Karpisova I., Rankl C., Hinterdorfer P., Snejdarkova M., Hianik T., Ebner A. // Biophysical Journal. - 2011. - Vol. 101. -P. 1781-1787.

72. Sandal M. Conformational equilibria in monomeric alpha-synuclein at the single molecule level / Sandal M., Valle F., Tessari I., Mammi S., Bergantino E., Musiani F., Brucale M., Bubacco L., Samori B. //. PLoS Biology. - 2008. - Vol. 6. - P. 0099-0108.

73. Guerrero A.R. Exploring the Surface Charge on Peptide-Gold Nanoparticle Conjugates by Force Spectroscopy / Guerrero A.R., Caballero L., Adeva A., Melo F., Kogan M.J. // Langmuir. - 2010. - Vol. 26. №14. - P. 12026-12032.

74. Cavalleri O. Azurin immobilization on thiol covered Au(111) / Cavalleri O., Natale C., Stroppolo M.E., Relini A., Cosulich E., Thea S., Novi M., Gliozzi A. // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2000. - Vol. 2. - P. 4630-4635.

75. Fourie J.T. Gold in Electron Microscopy / Fourie J.T. // Gold Bulletin. - 1982. -Vol. 15. №1. - P. 2-6.

76. Wang H. Glutaraldehyde Modified Mica: A New Surface for Atomic Force Microscopy of Chromatin / Wang H., Bash R., Yodh J.G., Hager G.L., Lohr D., Lindsay S.M. // Biophysical Journal. - 2002. - Vol. 83. - P. 3619-3625.

77. Wayment J.R. Controlling Binding Site Densities on Glass Surfaces / Wayment J.R., Harris J.M. // Analytical Chemistry. - 2006. - Vol. 78. - P. 7841-7849.

78. Biagioni P. A simple method for producing flattened atomic force microscopy tips / Biagioni P., Farahani J.N., Mühlschlegel P., Eisler H.-J., Pohl D.W., Hecht B. // Review Scientific Instruments. - 2008. - Vol. 79. - 016103.

79. Kopycinska-Muller M. Contact mechanics and tip shape in AFM-based nanomechanical measurements / Kopycinska-Muller M., Geiss R.H., Hurley D.C. // Ultramicroscopy. - 2006. - Vol. 106. - P. 466-474.

80. Vakarelski I.U. Single-Nanoparticle-Terminated Tips for Scanning Probe Microscopy / Vakarelski I.U., Higashitani K. // Langmuir. - 2006. - Vol. 22. - P. 2931-2934.

81. Dorig P. Exchangeable Colloidal AFM Probes for the Quantification of Irreversible and Long-Term Interactions / Dorig P., Ossola D., Truong A.M., Graf M., Stauffer F., Voros J., Zambelli T. // Biophysical Journal. - 2013. - Vol. 105. - P. 463-472.

82. Копылов А.В. Графен-полупроводниковые трубчатые иглы для работы с живыми клетками / Копылов А. В., Принц В. Я. // Вестник НГУ. Серия: Физика. - 2010. - Т. 5. №1. - С. 90- 96.

83. Chen X. A cell nanoinjector based on carbon nanotubes / Chen X., Kis A., Zettl A., Bertozzi C.R // PNAS. - 2007. - Vol. 104. - P. 8218-8222.

84. Sandal M. Hooke: an open software platform for force spectroscopy / Sandal M., Benedetti F., Brucale M., Gomez-Casado A. // Bioinformatics. - 2009. - Vol. 25. № 11. - P. 1428-1430.

85. Hermanowicz P. AtomicJ: An open source software for analysis of force curves / Hermanowicz P., Sarna M., Burda K., Gabrys H. // Review of Scientific Instruments. - 2014. - Vol. 85. - 063703.

86. Mueller F. Analysis assistant for single-molecule force spectroscopy data -MPTV / Mueller F., Muller D.J., Labudde D. // Bioinformatics. - 2006. - Vol. 22. № 14. - P. 1796-1799.

87. Официальный сайт программного пакета Gwyddion: http: //gwyddion.net/

88. Официальный сайт программного пакета SPIP: http://www.imagemet.com/software/afm-image-analysis-software.php

89. Официальный сайт программного пакета WSxM: http: //www. wsxmsolutions .com/

90. Официальный сайт программного пакета Image SXM: https: //www. liverpool. ac. uk/~sdb/ ImageSXM

91. Valle F. The interplay between chemistry and mechanics in the transduction of a mechanical signal into a biochemical function / Valle F., Sandal M., Samori B.,

// Physics of Life Reviews. - 2007. - Vol. 4. - P. 157-188.

92. Hertz H., Über die Berührung fester elastischer Körper / Hertz H. // Journal fur die reine und angewandte Mathematik - 1882. - Vol. 92. - P. 156.

93. Derjaguin B.V. Effect of Contact Deformations on the Adhesion of Particles / Derjaguin B.V., Muller V.M., Toporov Y.P. // Journal Colloid Interface Science. - 1975. - Vol. 53. - P. 314 - 326.

94. Johnson K.L. Surface energy and the contact of elastic solids / Johnson K.L., Kendall K., Roberts A.D. // Proceedings of the Royal Society of London A. -1971. - Vol. 324. - P. 301-313.

95. Maugis D. Adhesion of spheres: the JKR-DMT transition using a Dugdale model / Maugis D. // Journal Colloid Interface Science. - 1992. - Vol. 150. - P. 243-269.

96. Vileno B. Stiffness alterations of single cells induced by UV in the presence of nanoTiO2 / Vileno B., Lekka M., Sienkiewicz A. // Environmental Science Technology. - 2007. - Vol. 41. - P. 5149-5153.

97. Walton E.B. Extending Bell's Model: How Force Transducer Stiffness Alters Measured Unbinding Forces and Kinetics of Molecular Complexes / Walton E.B., Lee S., Van Vliet K.J. // Biophysical Journal. - 2008. - Vol. 94. - P. 2621-2630.

98. Friedsam C. Dynamic single-molecule force spectroscopy: bond rupture analysis with variable spacer length / Friedsam C., Wehle A. K., Kuehner F., Gaub H.E. //Journal of Physics: Condensed Matter. - 2003. - Vol.15. - P. 1709-1723.

99. Morfill J. Affinity-Matured Recombinant Antibody Fragments Analyzed by Single-Molecule Force Spectroscopy / Morfill J., Blank K., Zahnd C., Luginbuhl B., Kuhner F., Gottschalk K.-E., Pluckthun A., Gaub H.E. // Biophysical Journal. - 2007. - Vol. 93. - P. 3583-3590.

100. Wei H. AFM-Based Single Molecule Force Spectroscopy of Polymer Chains: Theoretical Models and Applications / Wei H., van de Ven T.G.M. // Applied Spectroscopy Reviews. - 2008. - Vol. 43. - P. 111-133.

101. Bogdanovic G. Tip friction — torsional spring constant determination / Bogdanovic G., Meurk A., Rutland M.W. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2000. - Vol. 19. - P. 397-405.

102. Goldsmith C.S. Modern Uses of Electron Microscopy for Detection of Viruses / Goldsmith C.S., Miller S.E. // Clinical Microbiology Review. - 2009. - Vol. 22. № 4. - P. 552-563.

103. Mutsafi Y. Infection cycles of large DNA viruses: Emerging themes and underlying questions / Mutsafi Y., Fridmann-Sirkis Y., Milrot E., Hevroni L., Minsky A. // Virology. - 2014. - Vol. 466/467. - P. 3-14.

104. Arslan D. Distant Mimivirus relative with a larger genome highlights the fundamental features of Megaviridae / Arslan D., Legendre M., Seltzer V., Abergel C., Claverie J.-M. // PNAS. - 2011. - Vol. 108. №42. - P. 17486-17491.

105. Kuznetsov Y.G. Atomic force microscopy investigation of a chlorella virus, PBCV-1/ Kuznetsov Y.G., Gurnon J.R., Van Etten J.L., McPherson A. // Journal of Structural Biology. - 2005. - Vol.149. - P. 256-263.

106. Dubrovin E.V. Atomic force microscopy as a tool of inspection of viral infection / Dubrovin E.V., Drygin Y.-F., Novikov V.K., Yaminsky I.V. //

Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine. - 2007. - Vol. 3. - P. 128-131.

107. Falvo M.R. Manipulation of individual viruses: friction and mechanical properties / Falvo M.R., Washburn S., Superfine R., Finch M., Brooks F.P., Chi V., Taylor R.M. // Biophysical Journal. - 1997. -Vol. 72. - P. 1396-1403.

108. Carrasco C. Built-In Mechanical Stress in Viral Shells / Carrasco C., Luque A., Hernando-Perez M., Miranda R., Carrascosa J.L., Serena P.A., de Ridder M., Raman A., Gomez-Herrero J., Schaap I.A.T., Reguera D., de Pablo P.J.// Biophysical Journal. - 2011. - Vol. 100. - P. 1100-1108.

109. Carneiro F.A. Probing the interaction between vesicular stomatitis virus and phosphatidylserine / Carneiro F.A., Lapido-Loureiro P.A., Cordo S.M., Stauffer

F., Weissmuller G., Bianconi M.L., Juliano M.A., Juliano L., Bisch P.M., Poian A.T.D. // European Biophysics Journal. - 2006. - Vol. 35. - P. 145-154.

110. Liu N. Pulling Genetic RNA out of Tobacco Mosaic Virus Using Single-Molecule Force Spectroscopy/ Liu N., Peng B., Lin Y., Su Z., Niu Z., Wang Q., Zhang W., Li H., Shen J.// JACS. - 2010. - Vol. 132. - P. 11036-11038.

111. Attinti R. Virus' (MS2, OX174, and Aichi) Attachment on Sand Measured by Atomic Force Microscopy and Their Transport through Sand Columns / Attinti R., Wei J., Khiel K., Sims J.T., Jin Y. // Environmental Science Technology. -2010. - Vol. 44. - P. 2426-2432.

112. Handa H. Immobilization and Molecular Interactions between Bacteriophage and Lipopolysaccharide Bilayers / Handa H., Gurczynski S., Jackson M.P., Mao

G. // Langmuir. - 2010. - Vol. 26. №14. - P. 12095-12103.

113. King J. Structure and Assembly of the Capsid of Bacteriophage P22 / King J., Botstein D., Casjens S., Earnshaw W., Harrison S., Lenk E. // Philosophical Transactions Of the Royal Society of London, Series B, Biological Science. -1976. -Vol. 276. № 943. - P. 37-49.

114. Pohl H. The Motion and Precipitation of Suspensoids in Divergent Electric Fields / Pohl H. //Applied Physics. - 1951. - Vol. 22. - P. 869-871.

115. Jones T.B. Electromechanics of Particles / Jones T.B. // Cambridge UniversityPress. - 1995. - London. - 267 P.

116. Джексон Дж. Классическая электродинамика / Джексон Дж. // М. «Мир». - 1965. - 702 С.

117. Pohl H.A. Dielectrophoresis: The Behavior of Neutral Matter in Nonuniform Electric Fields /Pohl H.A. //Cambridge University Press. - 1978. - London. - 720 P.

118. Рубин А.Б. Биофизика / Рубин А.Б. // М. - 2004. - Т.2. - 469 С.

119. Gimsa J. Dielectrophoresis and electrorotation of neurospora slime and murine myeloma cells / Gimsa J., Marszalek P., Loewe U., Tsong T.Y. // Biophysical Journal. - 1991. - Vol. 60. - P. 749-760.

120. Gimsa J. Dielectric Spectroscopy of Single Human Erythrocytes at Physiological Ionic Strength: Dispersion of the Cytoplasm / Gimsa J., Moller T., Schnelle T., Fuhr G. // Biophysical Journal. - 1996. - Vol. 71. - P. 495-506.

121. Green N.G. Manipulation and trapping of sub-micron bioparticles using dielectrophoresis / Green N.G., Morgan H., Milner J.J. // Journal of Biochemical and Biophysical Methods. - 1997. - Vol. 35. - P. 89-102.

122. Castellarnau M. Dielectrophoresis as a Tool to Characterize and Differentiate Isogenic Mutants of Escherichia coli / Castellarnau M., Errachid A., Madrid C., Juarrez A., Samitier J. // Biophysical Journal. - 2006. - Vol. 91. - P. 3937-3945.

123. Wang X.-B. Dielectrophoretic Manipulation of Cells with Spiral Electrodes / Wang X.-B., Huang Y., Wang X., Becker F.F., Gascoyne P.R.C. // Biophysical Journal. - 1997. - Vol. 72. - P. 1887-1899.

124. Hughes M.P. Measuring the dielectric properties of herpes simplex virus type 1 virions with dielectrophoresis / Hughes M.P., Morgan H., Rixon F.J. // Biochimica et Biophysica Acta. - 2002. - 1571. - P. 1-8.

125. Morgan H. Dielectrophoretic manipulation of rod-shaped viral particles/ Morgan H., Green N.G. // Journal of Electrostatics. - 1997. - Vol. 42. - P. 279293.

126. Ermolina I. Dielectric spectroscopy of Tobacco Mosaic Virus / Ermolina I., Morgan H., Green N.G., Milner J.J., Feldman Yu. // Biochimica et Biophysica Acta. - 2003. - 1622. - P. 57- 63.

127. Hughes M.P. Manipulation of herpes simplex virus type 1 by dielectrophoresis / Hughes M.P., Morgan H., Rixon F.J., Burt J.P.H., Pethig R. // Biochimica et Biophysica Acta. - 1998. - 1425. - P. 119-126.

128. MacCuspie R.I. Comparison of Electrical Properties of Viruses Studied by AC Capacitance Scanning Probe Microscopy/ MacCuspie R.I., Nuraje N., Lee S.-Y., Runge A., Matsui H. // JACS. - 2008. - Vol. 130. - P. 887-891.

129. Байер В. Биофизика / Байер В. // М. - 1962. - 431 С.

130. Chena D.F. Bioparticle separation and manipulation using dielectrophoresis/ Chena D.F., Dua H., Li W.H. // Sensors and Actuators A. - 2007. - Vol. 133. - P. 329-334.

131. Kadaksham J. Manipulation of particles using dielectrophoresis / Kadaksham J., Singh P., Aubry N. // Mechanics Research Communications. - 2006. - Vol. 33. -P. 108-122.

132. Leiterer C. Dielectrophoretic positioning of single nanoparticles on atomic force microscope tips for tip-enhanced Raman spectroscopy / Leiterer C., Deckert-Gaudig T., Singh P., Wirth J., Deckert V., Fritzsche W. // Electrophoresis. - 2015. - Vol. 36. - P. 1142-1148.

133. Моrozova О^. Antigenic and Immunogenic Properties of Multiple Antigenic Peptides (MAP) Including Flavivirus Fusion Peptide / Моrozova О^., Bakhvalova V.N., Matveev L.E., Shevtsova A.S., Isaeva E.I., Zlobin V.I., Protopopova E.V., Seligman S. // Epidemiologiya i Vacinoprofilaktika. - 2009. -Vol. 49. - P. 44-50.

134. Tronchin G. Expression and Identification of a Laminin-Binding Protein in Aspergillus fumigates Conidia / Tronchin G., Esnault K., Renier G., Filmon R., Chabasse D., Bouchara J.P. // Infection and Immunity. - 1997. - Vol. 65. №1. -P. 9-15.

135. Gauczynski S. The 37-kDa/67-kDa laminin receptor acts as the cell-surface receptor for the cellular prion protein / Gauczynski S., Peyrin J. M., Haik S., Leucht C., Hundt C., Rieger R., Krasemann S., Deslys J. P., Dormont D., Lasmezas C. I., Weiss S. // EMBO Journal. - 2001. - Vol. 20. - P. 5863-5875.

136. DiGiacomo V. Looking into laminin receptor: critical discussion regarding the non-integrin 37/67-kDa laminin reseptor/RPSA protein/ DiGiacomo V., Meruelo D. // Biological Review. - 2015. - Cambridge Philosophical Society. - P. 1-19.

137. Resch W. Protein composition of the vaccinia virus mature virion / Resch W., Hixson K.K., Moore R.J., Lipton M.S., Moss B. // Virology. - 2007. - Vol. 358.

- P. 233-247.

138. Chung C.S. Vaccinia virus proteome: identification of proteins in vaccinia virus intracellular mature virion particles / Chung C.S., Chen C.H., Ho M.Y, Huang C.Y., Liao C.L., Chang W. // Journal of Virology. - 2006. - Vol. 80. №5. - P. 2127-2140.

139. Frey S.E. Poxvirus Zoonoses - Putting Pocks into Context / Frey S.E., Belshe R.B. //The New England Journal of Medicine. - 2004. - Vol. 350. №4. - P. 324327.

140. Larsen C.E. Fusion of simian immunodeficiency virus with liposomes and erythrocyte ghost membranes: effects of lipid composition, pH and calcium / Larsen C.E., Alford D.R., Young L.J.T., McGraw T.P., Duzgunes N.// Journal of General Virology. - 1990. - Vol. 71. - P. 1947-1955.

141. Толстикова Г.А. Глицирризиновая кислота / Толстикова Г.А., Балтина Л.А., Шульц Э.Э., Покровский А.Г. // Биоорганическая химия. - 1997. - Т. 23. №9. - С. 691-703.

142. Машковский М.Д. Лекарственные средства / Машковский М.Д. // М. -Медицина. - 1993. - Т.1. - С. 624.

143. Ashfaq U.A. Glycyrrhizin as antiviral agent against Hepatitis C Virus / Ashfaq U.A., Masoud M.S., Nawaz Z., Riazuddin S. // Journal of Translational Medicine.

- 2011. - Vol. 9. - P. 112-116.

144. Crance J.M. Interferon, ribavirin, 6-azauridine and glycyrrhizin: antiviral compounds active against pathogenic flaviviruses /Crance J.M., Scaramozzino N., Jouan A., Garin D. // Antiviral Research. - 2003. - Vol. 58. - P. 73-79.

145. Soufy H. Antiviral and immune stimulant activities of glycyrrhizin against duck hepatitis virus/ Soufy H., Yassein S., Ahmed A.R., Khodier M.H., Kutkat M.A., Nasr S.M., Okda F.A. // Afr J Tradit Complement Altern Med. - 2012. - Vol. 9. № 3. - P. 389-395.

146. Novikov D.K. Effect of mevinolin and glycyrrhizinic acid on cholesterol and bile acid metabolism in cultured rabbit hepatocytes/ Novikov D.K., Mukhamedova N.A., Lakeev I.V.//. Biokhimiia. - 1992. - Vol. 57. - P.897-903.

147. Dubrovin E.V. Atomic Force Microscopy Analysis of the Acinobacter baumannii Bacteriophage AP22 Lytic Cycle / Dubrovin E.V., Popova A.V., Kraevskiy S.V., Ignatov S.G., Ignatyuk T.E., Yaminsky I.V., Volozhantsev N.V. // PLOS ONE. - Vol. 7. № 10. - e47348.

148. Leiman P.G. Contractile Tail Machines of Bacteriophages / Leiman P.G., Shneider M.M. // Viral Molecular Machines, series Advances in Experimental Medicine and Biology. - 2011. - Vol. 726. - P. 93-114.

149. Ackermann H.W. Bacteriophage observations and evolution / Ackermann H.W. // Research in Microbiology. - 2003. - Vol. 154. - P. 245-251.

150. Kanamaru S. Structure of the cell-puncturing device of bacteriophage T4/ Kanamaru S., Leiman P.G., Kostyuchenko V.A., Chipman P.R., Mesyanzhinov V.V., Arisaka F., Rossmann M.G. // Nature. - 2002. - Vol. 415. - P. 553-557.

151. Sirghi L. Cleaning and Hydrophilization of Atomic Force Microscopy Silicon Probes / Sirghi L., Kylian O., Gilliland D., Ceccone G., Rossi F. // Journal of Physical Chemistry B. - 2006. - Vol. 110. - P. 25975-25981.

152. Heim L.-O. Tilt of Atomic Force Microscope Cantilevers: Effect on Spring Constant and Adhesion Measurements / Heim L.-O., Kappl M., Butt H.-J. // Langmuir. - 2004. - Vol. 20. - P. 2760-2764.

153. De Vos W.M. Adsorption and surfactant-mediated desorption of poly(vinylpyrrolidone) on plasma-and piranha-cleaned silica surgaces / De Vos W.M., Cattoz B., Avery M.P., Cosgrove T., Prescott S.W. // Langmuir. - 2014. -Vol. 30. №28. - P. 8425-8431.

154. Lawrence J.E. Purification of viruses by centrifugation / Lawrence J.E., Steward G.F. // MAVE. - 2010. - Chapter 17. - P. 166-181.

155. Gitis V. Fluorescent dye labeled bacteriophages-a new tracer for the investigation ofviral transport in porous media: 1. Introduction and characterization / Gitis V., Adin A., Nasser A., J. Gun, O. Lev // Water Research.

- 2002. - Vol. 36. - P. 4227-4234.

156. Banks P.R. Comparison of3 common amine reactive fluorescent-probes used for conjugation to biomolecules by capillary zone electrophoresis / Banks P.R., Paquette D.M. // Bioconjugate Chemistry. - 1995. - Vol. 6. - P. 447-458.

157. Nakano A. Protein Dielectrophoresis: Advances, Challenges and Applications / Nakano A., Ros A. // Electrophoresis. - 2013. - Vol. 34. № 7. - P. 1-19.

158. Zhang L. Elastic behavior of compact polymer chain transporting through an infinite adsorption channel / Zhang L., Chen J. // Polymer. - 2006. - Vol. 47. - P. 1732-1740.

159. Zhang X.-H.Velocity plateaus and jumps in carbon nanotube sliding /Zhang X.-H., Tartaglino U., Santoro G.E., Tosatti E. // Surface Science. - 2007. - Vol. 601.

- P. 3693-3696.

160. Puecha P.-H. A new technical approach to quantify cell-cell adhesion forces by AFM / Puecha P.-H., Poole K., Knebel D., Muller D.J.// Ultramicroscopy. -2006. - Vol. 106. - P. 637-644.

161. Karsai A. Mechanical manipulation of Alzheimer's amyloid b1-42 fibrils / Karsai A., Martonfalvi Zs., Nagy A., Grama L., Penke B., Kellermayer M.S.Z. // Journal of Structural Biology. - 2006. - Vol. 155. - P. 316-326.

162. Asl M.N. Review of pharmacological effects of glycyrrhiza sp, and its bioactive compounds. / Asl M.N., Hosseinzadeh H. // Phytotherapy Research. - 2008. -Vol. 22. - P. 709-724.