Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Congo red fluorescence upon binding to macromolecules – a possible explanation for the enhanced intensity

Zemanek G., Jagusiak A., Chłopaś K., Piekarska B.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2017

|

Vol. 13, no. 2

69--78

EN

The present study attempts to explain the reason for the selective generation of an increase in intensity of Congo red (CR) fluorescence as an effect of the dye interacting with proteins and polysaccharides. This supramolecular dye, which creates ribbon-shaped micelles in aqueous solutions when excited with blue light (470 nm), presents low fluorescence with a maximum within the orange-red light range (approximately 600 nm). In the same conditions, CR-stained preparations of heat-denatured proteins, some native proteins (e.g. cell surface receptors) and cellulose show intense orange-red fluorescence when observed using a fluorescence microscope. The fluormetric measurements showed that the factors that cause the dissociation of the ribbon-shaped CR micelle – ethanol, urea, dimethyl sulfoxide (DMSO) and cholate – all contributed to a significant increase in the fluorescence intensity of the CR solutions. The fluorescence measurements of CR bound to the immunoglobulin light lambda (L λ) chain and soluble carboxymethyl cellulose (CMC) showed a fluorescence intensity which was many times higher. In the case of the denatured (65°C) immunoglobulin L λ chain, the fluorescence intensity significantly exceeded the values observed for the factors which break down the CR micelles. The dissociation of the ribbon-shaped micelles and the complexation of the monomeric CR form with polymers are two of the factors explaining the intense fluorescence of protein and polysaccharide preparations stained with CR.

2

Shortening and dispersion of single-walled carbon nanotubes upon interaction with mixed supramolecular compounds

Jagusiak A., Piekarska B., Chłopaś K., Bielańska E., Pańczyk T.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2016

|

Vol. 12, no. 3

123--132

EN

Congo red (CR) dye molecules self-associate in water solutions creating ribbon-like supramolecular structures that can bind various aromatic compounds by intercalation, forming mixed supramolecular systems. Mixed supramolecular systems, such as CR-doxorubicin and CREvans blue, interact with the surface of carbon nanotubes, leading to their stiffening and ultimately to their breaking and shortening. This work presents a simple method of obtaining short and straight carbon nanotubes with significantly better dispersion in aqueous solutions and consequently improved usability in biological systems.

3

The use of Titan yellow dye as a metal ion binding marker for studies on the formation of specific complexes by supramolecular Congo red

Chłopaś K., Jagusiak A., Konieczny L., Piekarska B., Roterman I., Rybarska J., Stopa B., Zemanek G., Bielańska E., Piwowar P., Sadlik K.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2015

|

Vol. 11, no. 1

9--17

EN

Congo red (CR) and other self-assembling compounds creating supramolecular structures of rod- or ribbon-like architecture form specific complexes with cellulose and also with many proteins, including antibodies bound to the antigen and amyloids in particular. The mechanism of complexation and structure of these complexes are still poorly recognized despite the importance of the problem for medicine. This work proposes the progress in electron microscopy studies of amyloid-dye complexes by labeling supramolecular ligand CR with silver ions as a marker. Silver ions are introduced to CR carried by the strongly binding silver dye Titan yellow, which in addition form comicellar structures with CR. Silver carried by self-assembled dye molecules forms in the resulting metal nanoparticles, making the specific amyloid ligand CR perceptible in EM studies.

4

The criteria of life and aging from a molecular viewpoint. The role of protein aggregation in the process of aging

Spólnik P., Konieczny L., Piekarska B., Rybarska J., Stopa B., Zemanek G.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2011

|

Vol. 7, no. 1

23--30

EN

Biological knowledge is expanding rapidly, delving deep into nature’s mechanisms. However, the essence of life as a molecular process still remains unclear. Organized and independently operating biological systems are commonly thought to be living. Unfortunately, these characteristics are too general and altogether insufficient to accurately delimit the boundaries of life. The problem of the relation of many primitive biological entities to the living world is still open. The properties of self-dependent biological systems clearly derive from their highly organized automatic nature. The comparative analysis of genomes of primitive biological organisms seems to be the most promising approach, which may eventually lead to the understanding of life at the molecular level and its definition. The erythrocyte appears to be of particular interest as a model of a living system that is at a boundary. Its biological origin, automatically controlled metabolism, and programmed death sharply defined in time qualify it as the living structure, even though it is completely deprived of a genetic apparatus. However, its membership among living systems seems to be well-founded. Protein aggregation is one of the common characteristics of aging. It is a consequence of abnormalities of protein structure induced by destructive actions but also by abnormalities of synthesis. Aggregation of membrane proteins probably affects the activity of certain enzymes or transport proteins, which are important as energy providers for aging erythrocytes. After the erythrocyte has passed through the vascular system a given number of times, it is not able to undergo a certain set of indispensable metabolic rearrangements. A living thing is then a form of animated nature which has the features of independence as a result of automation and possesses its own compatible with nature program of action which is time-limited beforehand.

5

Application of numerical analysis of fluorescence spectrum to identify properties of substances associating with Congo red micelle

Zemanek G., Jagusiak A., Kusior D., Piekarska B., Spólnik P., Stopa B.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2011

|

Vol. 7, no. 2

17--23

EN

The particles of Congo red (CR), a bis-azo dye, associate in aqueous solutions, forming ribbon-like micelles. Supramolecular dyes, as a result of their molecular size, have a limited capability of penetrating into the interior of the majority of native proteins and do not enter living cells surrounded by an intact phospholipid membrane. They may however, bind to proteins with structure destabilized by unfolding (during denaturation) or function-related changes (e.g. surface cell receptors). Congo red absorbs visible light with a maximum absorption at 500 nm, in aqueous solutions at neutral pH. After CR bind to the polymers (such as cellulose) or certain proteins, dye’s behaviour changes remarkably. These binding affects spectral properties of the dye: the absorption spectrum of the Congo red shifts towards longer wavelengths and receives a yellow-red fluorescence. A numerical analysis of the graphic data obtained from fluorescent microscope (division into channels corresponding to constituent colours and with the noise separated using a graphical program) allowed to understand better the causes of movement of the CR fluorescence spectrum and to identify the properties of substances associating with the CR micelle. By means of a statistical analysis of the data it was possible to observe that wavelength of emission and intensity of fluorescence is not only associated with the polarity of the environment but mainly with the strength of the association between the Congo red micelle and the matrix.

6

How specially adapted chromatographic bed material might be used for the controlled formation of immune complexes and studies of Congo red binding to bivalent antibodies

Drozd A., Konieczny L., Piekarska B., Rybarska J., Stopa B., Zemanek G.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2006

|

Vol. 2, no. 4

25--28

EN

Antibodies are the proteins that are designed biologically to recognize the foreign materiał in the organism and to initiate the process of its destruction and its removal. The functional connection of these two activities linked structurally to separate parts of antibody molecule is although critical, still poorly understood. The reason lies in the complexity of the phenomenon caused mainly by the natural heterogeneity of active immune complexes and their insolubility making the use of standard analytical techniques ineffective. A special analytical technique was hence elaborated to bypass the problem. It is based on using Congo red self-assembling dye as an indicator of binding bivalent antibodies to antigenic determinants fixed to the chromatographic bed selected for this aim. This technique allows for the controlled formation of immune complexes disclosing the dye binding effects as well as their easy removal for analytical purposes.

PL

Antygeny są białkami przeznaczonymi przez ewolucję do rozpoznawania obcego dla danego organizmu materiału biologicznego w celu inicjacji procesów destrukcji obcego ciała i jego usunięcia. Funkcjonalne połączenie dwóch aktywności (rozpoznania przeciwciała oraz inicjacji reakcji degradacji) jest krytyczne dla żywego organizmu. Proces ten nie jest jednak rozpoznany. Przyczyną tego jest dość duża złożoność tego procesu, czego przyczyną jest dość duża różnorodność kompleksów immunologicznych i ich nierozpuszczalność w warunkach eksperymentów. W tym celu opracowana została technika oparta na wiązaniu ciekłokrystalicznego liganda czerwieni Kongo, który okazał się być markerem dla wiązania antygenu angażującego oba ramiona cząsteczki IgG wiązanego do specjalnego podłoża chromatograficznego. Ta technika pozwala na kontrolowane tworzenie kompleksów immunologicznych ujawniając tworzenie kompleksów w sposób odwracalny, co ma istotne znaczenie dla celów analitycznych.

7

Tworzenie i rozdział kompleksów białek surowicy z barwnikami supramolekularnymi w elektroforezie dwukierunkowej - próba opracowania komputerowej techniki analizy obrazu rozdziałowego

Rybarska J., Spólnik P., Drozd A., Konieczny L., Piekarska B., Stopa B., Zemanek G., Król M., Roterman-Konieczna I.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2005

|

Vol. 1, no. 1/2

133--138

PL

Praca przedstawia badania eksperymentalne mające na celu wykrycie zmian w składzie białkowym zmienionej chorobowo surowicy ludzkiej. Dla wykrycia zmian opracowano dwukierunkową technikę elektroforetyczną umożliwiającą tworzenie kompleksów przez barwniki o charakterze ciekłokrystalicznym z białkami. Taśmowe micele barwnika mogą przylegać do szkieletu łańcucha polipeptydowego w obszarach jego ekspozycji, tworząc kompleksy. Warunki elektroforetyczne pozwalają na usunięcie nadmiaru oraz puli słabo związanego z białkami barwnika. Tworzenie kompleksów w elektroforezie pozwala na ujawnienie kompleksów białek z barwnikami, które wędrują szybciej niż białka niezaangażowane w wiązanie barwnika. Nieprawidłowe oraz przejściowo zdestabilizowane natywne białka mogą być podatne na penetrację i wiązanie dużych supramolekularnych ligandów. Do grupy białek wiążących należą białka szpiczakowe oraz serpiny, haptoglobiny i immunoglobuliny, ulegające przegrupowaniu podczas tworzenia kompleksów ze swoimi fizjologicznymi ligandami. Elektroforeza surowicy prowadzona jest dwuetapowo w prostopadłych względem siebie kierunkach. Pierwszy rozdział jest standardowy. Drugi modyfikowany jest przez kontakt i ewentualną interakcję rozdzielonych uprzednio białek z dodanym barwnikiem. Szybciej wędrujący barwnik, którego punkt nałożenia znajduje się poniżej białek, napotyka w trakcie wędrówki i wyprzedza białko. Białka zdolne do tworzenia kompleksów zabarwiają się w takich warunkach oraz wędrują szybciej od swoich nieskompleksowanych z barwnikiem odpowiedników. Po redukcji barwników dwutioninem sodowym z następowym zabarwieniem błękitem bromofenolowym, można uzyskać kompletny proteinogram rozdzielanej surowicy. Próby opracowania pół-automatycznej i automatycznej analizy uzyskiwanego w elektroforezie rozdziału plam zostały ostatnio podjęte.

EN

Two-dimensional agarose electrophoresis was used to create suitable conditions for the formation of protein complexes with supramolecular dyes. Ribbon-shaped dye molecule ligands adhere during complexation to the polypeptide backbone of β-conformation within protein clefts. The electrophoresis helps to remove the dye excess and the dye weakly attached to protein molecules. It simultaneously allows for the exposure of protein-dye complexes migrating faster than proteins not engaged in complexation. Abnormal and transiently destabilized native proteins become susceptible to penetration and binding by large supramolecular dye ligands. This includes many myeloma proteins as well as serpins, haptoglobins and immunoglobulins engaged in their natural complexes. Electrophoresis of serum proteins is conducted in two steps: the first is a standard electrophoresis while the second (perpen-dicular run) is modified by the contact and interaction of separated serum proteins (during the first step) with the added dye. The fast migrating dye, for which the starting position is retreated versus to that of proteins, meets and overruns the proteins. The proteins which are susceptible to dye penetration and binding become stained and their migration is accelerated. The complete proteinogram including the binding and non-binding dye proteins may be revealed by standard staining with bromophenol blue after removal of the supramolecular dye. An attempt for semi-automatic or automatic analysis of spots distributed in electrophoresis has been undertaken.

8

Kompleksy białek i układów ciekłokrystalicznych. Możliwość zastosowań praktycznych

Drozd A., Konieczny L., Rybarska J., Stopa B., Piekarska B., Roterman I., Król M., Spólnik P., Zemanek G.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2005

|

Vol. 1, no. 1/2

113--116

PL

Wg powszechnie przyjętego mechanizmu tworzenia się specyficznych kompleksów z białkami, miejscem wiązania ligandów, w tym również pochodzenia niebiologicznego (a więc np. leków) jest grupa czynna białka. To miejsce w białku umożliwia wiązanie liganda przy ograniczonym dostępie wody, która skutecznie zapobiega asocjacjom powierzchniowym. W związku z dynamicznym charakterem struktury białka istnieje jednak możliwość penetracji ligandów do obszarów głębszych poza grupą czynną. Kompleksowanie napotyka jednak tutaj na konkurencję łańcucha polipeptydowego, który jedynie w wyniku fluktuacji przejściowo umożliwił penetrację liganda. Konkurencji nie wytrzymują z reguły związki drobnocząsteczkowe. Jednak może jej sprostać zespołowa interakcja, jaką reprezentują zasocjowane cząsteczki liganda supramole- kularnego pod warunkiem, że wzajemnie oddziaływujące cząsteczki liganda - nadające mu spójność - są odpowiednio duże. Ligandy supramolekularne, które tworzą micele taśmowe, korespondują strukturalnie z łańcuchem peptydowym o konformacji Beta. Te szczególne rodzaje struktur ciekłokrystalicznych nadają się do tworzenia kompleksów poza grupą czynną białek. Plastyczność tych ligandów wybitnie ułatwia kompleksowanie. Ponieważ dynamika natywnego białka ujawnia się głównie w wyniku ruchów związanych z funkcją, utworzone kompleksy zamrażające przejściowy stan dynamiczny mają istotny wpływ na biologiczną aktywność białka. Kompleksowanie ligandów supramolekularnych o własnościach ciekłokrystalicznych jest problemem nowym. Zjawisko otwiera duże możliwości zastosowań praktycznych.

EN

The protein binding site is (according to commonly accepted mechanism) the only locus responsible for the specific ligation of compounds of non-biological origin, including drugs. The binding cleft favors association decreasing the access of water which prevents efficiently the non-covalent binding at the protein surface. Nevertheless, the dynamic character of protein structure may allow penetration of small compounds to the periphery or the interior of the molecule, outside the binding site. However, the complexation meets here the strong competition of polypeptide chains making the non-specific interaction of small molecules unsufficient to ensure the binding. This competition may be faced after all by collective interaction of self-assembled molecules if the local or global instability of protein structure allows penetration of a large unit of su- pramolecular ligand and self-assembling is strong enough to replace the polypeptide chain from its packing locus. The supramolecular ligands of Congo red family which form ribbon- shaped micellar entities and correspond in some way to polypeptide chains of Beta-conformation offer the largest interaction contact. Supramolecular structures of this kind appear capable of sustaining the competition of polypeptide chains and form stable complexes. The strong complexation depends particularly on plasticity of dye ligand improving the fitting to receptor sites in protein. Since the increased structural dynamics of native protein, allowing the penetration of dye is commonly associated with function-derived movements, the complexation may affect biological activity. The recently discovered complexation of supramolecular structures with proteins seems to be a promising phenomenon for pharmacology and medicine.

9

Ochrona mokradeł i retencja wodna

Piekarska B., Różański S.

Inżynieria Ekologiczna

|

2000

|

Nr 1

100--104

10

Rozwój obszarów wiejskich

Cymerman R., Piekarska B., Rząsa K.

Przegląd Komunalny

|

1999

|

nr 4

33-35

PL

Rozwój - wszelki długotrwały proces kierunkowych zmian, w którym można wyróżnić prawidłowo po sobie następujące etapy przemian danego obiektu, wskazujące stwierdzalne zróżnicowanie się tego obiektu pod określonym względem; proces kierunkowych przemian, w którego toku obiekty przechodzą od form lub stanów prostszych, mniej doskonałych do form lub stanów bardziej złożonych, doskonalszych pod określonym względem. Rozwój dokonuje się przez stopniowe narastanie zmian ilościowych i przechodzenie ich w zmiany jakościowe.

11

Ekologia i przestrzeń wiejska

Cymerman R., Piekarska B., Rząsa K.

Przegląd Komunalny

|

1999

|

nr 11

90-92

PL

Kształtowanie obszarów wiejskich - to celowa i świadoma działalność człowieka, zmierzająca do ukształtowania takiego stanu środowiska, w którym funkcje pełnione przez obszary wiejskie (wynikające z zaspokojenia potrzeb człowieka) będą uwzględniały zasady rozwoju zrównoważonego, tzn. uwzględniającego uwarunkowania gospodarcze, społeczne i ekologiczne. Uwzględnianie tych czynników przy kształtowaniu obszarów wiejskich wywołuje szereg konfliktów pomiędzy ekonomią a ekologią - między zaspakajaniem potrzeb człowieka i zachowaniem środowiska w stanie nie zniszczonym.