ბიოფიზიკის ლაბორატორია ჩამოყალიბდა 1986 წელს და ფუნქციონირებდა სსიპ მოლეკულური ბიოლოგიისა და ბიოლოგიური ფიზიკის ინსტიტუტში.
ამჟამად ბიოფიზიკის ლაბორატორია (ლაბორატორიის ხელმძღვანელი ბიოლოგიის დოქტორი მაია მახარაძე) არის სსიპ ივანე ბერიტაშვილის ექსპერიმენტული ბიომედიცინის ცენტრის სტრუქტურული ერთეული და წარმოადგენს სამეცნიერო მიმართულებას, რომელიც ორიენტირებულია ბიომაკრომოლეკულების - ცილების, ნუკლეინის მჟავების და სხვა ნაერთების ნატიფი სტრუქტურის, მათი ფუნქციური აქტივობისა და სტაბილობის ძირითადი ფიზიკური კანონზომიერებების, შესაბამის ფიზიკურ მახასიათებლებს შორის არსებული შინაგანი ფუნდამენტური ურთიერთკავშირის, ნორმალურ და პათოლოგიურ უჯრედულ პროცესებში მათი ჩართულობის ხარისხის, ასევე, ცილის მეორეული (α და β სტრუქტურა), სტრუქტურის დადგენაზე მოლეკულაში, ბიომოლეკულების კონფორმაციული ფლუქტუაციების როლის გათვალისწინებით.

მიმართულება 1

ბიოფიზიკის ლაბორატორიის  მოლეკულური ბიოფიზიკის მიმართულება გულისხმობს ბიოლოგიურად აქტიური მაკრომოლეკულების ფუნქციური აქტივობისა და მათი სტაბილობის ძირითადი ფიზიკური კანონზომიერებების, ასევე მათ შორის არსებული შინაგანი ფუნდამენტური ურთიერთკავშირის სისტემატურ კვლევებს შესაძლებლობისამებრ, ატომარულ დონეზე, ბიომოლეკულების კონფორმაციული ფლუქტუაციების როლის გათვალისწინებით. მეთოდოლოგიური თვალსაზრისით, აღნიშნული მიმართულება თავს უყრის და აერთიანებს როგორც ექსპერიმენტულ, კერძოდ, კინეტიკურ და თერმოდინამიკურ, ისე თეორიულ, მათ შორის როგორც ანალიტიკურ, ისე კომპიუტერულ (მოლეკულური მოდელირება, მოლეკულური დინამიკა) მიდგომებს. აღნიშნული კვლევები დიდწილად განპირობებულია ჯგუფის ხელმძღვანელის (ფიზ.ქიმ. მეცნიერებათა დოქტორი დ.ხოშტარია) სამეცნიერო მუშაობის თითქმის 40-წლიანი გამოცდილებით, როგორც საქართველოს, ისე საზღვარგარეთის წამყვან სამეცნიერო ცენტრებში.
ჯგუფის უმთავრესი სამეცნიერო მიღწევები უკავშირდება, ჰიდროლიზური ფუნქციის მქონე (მოდელური) ცილა-ფერმენტების (α-ქიმოტრიპსინი, β-ტრიპსინი, კარბოქსიპეპტიდაზა A) კატალიზური მექანიზმების ფიზიკური საფუძვლების დადგენას, მათ თერმოდინამიკურ სტაბილობასთან კავშირში (სხვადასხვა მასტაბილებელი და მადესტაბილებელი დანამატებით გაჯერებულ გამხსნელთან ნანოფაზურ შრეში ურთიერთმოქმედების და, შესაბამისად, სახეცვლილი სტაბილობისადმი დაქვემდებარებული კონფორმაციული დინამიკის როლის გათვალისწინებით), თხელი ორგანული ფირებით მოდიფიცირებულ ელექტროდებზე იმობილიზებული ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მქონე მოდელური ცილების, ციტოქრომ C-ს, აზურინის და მიოგლობინის მონაწილეობით მიმდინარე ელექტრონის მიმოცვლის მექანიზმების გამოკვლევას, ელექტრონების და პროტონების კვანტური (ტუნელური) ტრანსლოკაციების და შესაბამისი ბიომოლეკულების კონფორმაციული დინამიკის როლის გათვალისწინებით, ასევე ცილების სტაბილობას, კონფორმაციულ ფლექსიბილობას და ფუნქციას შორის ფუნდამენტური კავშირების შესწავლას მათი კატალიზური და დახვევა/განხვევა თვისებების სინერგიული შეწავლით. სამეცნიერო კვლევების ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ნაწილი ძუძუმწოვარა ორგანიზმების სისხლის შრატში შემავალი მრავალფუნქციური გლობულური ცილების-ალბუმინების მიერ ბუნებაში ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული მეტალის, სპილენძის ორვალენტიან იონებთან დაკავშირების, გაუვნებელყოფის (მათი რედოქს-აქტიურობის დაბლოკვის) და ამ სახით გამწმენდ ორგანოებში მათი ტრანსპორტირების მექანიზმების ატომურ-მოლეკულურ დონეზე გამოკვლევას ითვალისწინებს. მოლეკულური ბიოფიზიკის ჯგუფის ბოლო წლების სამეცნიერო ინტერესების სფერო ძირითადად მოიცავს ჰიბრიდული  2D  ორფენოვანი ნანო-სისტემების, ასევე კვანტური ბიო-ელექტროქიმიის აქტუალური ამოცანების შესწავლას, მათ შორის, მათში მრავალი ნაწილაკის კვანტური კონდენსაციის და კოლექტიური მიმოცვლის მოვლენების განხილვას. კვლევები ხორციელდება ი. ჯავახიშვილის სახელმწიფი უნივერსიტეტის ფიზიკის დაპარტამენტის ბიოფიზიკისა და ბიონანომეცნიერებების ინსტიტუტთან, ასევე გერმანიის ქ. ერლანგენის და აშშ ქ. პიტსბურგის უნივერსიტეტებთან მჭიდრო სამეცნიერო თანამშრომლობის პირობებში, ხოლო კვლევების შედეგები დიდწილად გამოქვეყნებულია და ქვეყნდება მაღალი იმპაქტ-ფაქტორის მქონე საერთაშორისო სამეცნიერო ჟურნალებში.

სამეცნიერო შედეგები:

•    2D ატომარული სტრუქტურის და კოლექტიური სპინური ეფექტების გამოვლინებაელექტროლიტურ გარემოში ციკლური ვოლტამეტრიისა და კომპიუტერული მოდელირების ტექნიკის გამოყენებით (2020-2024).
•    ცილების სტაბილობას, კონფორმაციულ ფლექსიბილობას და ფუნქციას შორის ფუნდამენტური კავშირების შესწავლა მათი კატალიზური და დახვევა/განხვევა თვისებების სინერგიული შეწავლით მათზე მასტაბილიზებელი და მადესტაბილიზებელი დანამატების მოქმედებით (2003-2024).
•    მოდიფიცირებულ ელექტროდებთან მორეაგირე მეტალ-კომპლექსების და ცილების მონაწილეობით შექნილ ბიომიმეტიკურ ჰეტეროგენულ ნანოსისტემებში ელექტრონის მიმოცვლის მექანიზმების ურთიერთგარდასახვის აღმოჩენა და ჩაღრმავებული კვლევა (2001-2024).
•    ფერმენტულ პროცესებში კატალიზური მექანიზმების ურთიერთგარდასახვის აღმოჩენა და კვლევა (1984-1991, 2008-2011).
•    მოლტენ-გლობულის მსგავსი მდგომარეობების როლის გამოვლენა და სისტემატური კვლევა ბიომოლეკულების (გლობულური ცილების) სტაბილობასა და ფუნქციაში, სტაბილობის ფლუქტუაციური კონფორმაციული დინამიკის როლის გათვალისწინებით (2003-2011).
•    თხევადი და ცილების სოლვატური წყლის ჰეტეროგენული ბუნების და მასში წყალბადური ბმების ტემპერატურით და მაღალი წნევით გამოწვეული ნანოსტრუქტურების ურთიერთგარდასახვის დადგენა დიფერენციული და ორმაგი დიფერენციული ინფრაწითელი სპექტროსკოპიის მეთოდით (2002-2004).
•    მეტალ-კომპლექსებში ელექტრონის გარესფერული ოპტიკური გადასვლების აღმოჩენა სპექტროსკოპული მეთოდის გამოყენებით (1984-1994).
•    ბიომოლეკულურ პროცესებში პროტონის გადატანის კვანტური ბუნების დადგენა წყალბადის კინეტიკური იზოტოპური ეფექტის ტემპერატურული დამოკიდებულების მეთოდის გამოყენებით (1978-1980).

სამეცნიერო ჯგუფის კავშირები საგანმანათლებლო ორგანიზაციებთან საზღვარგარეთ:

1.    ქ. პიტსბურგის უნივერსიტეტი (პენსილვანია, აშშ). აქტივობა: ერთობლივი სამეცნიერო-კვლევითი მუშაობა; ვიზიტები მიწვეული პროფესორის სტატუსით, სადოქტორი დისერტაციის თანახელმძღვანელობა (ჰაო ლუ  დაცვა 2016 წ.).
2.    ქ. ერლანგენის ფრიდრიჰ-ალექსანდერის უნივერსიტეტი (გერმანია). აქტივობა: ერთობლივი სამეცნიერო-კვლევითი მუშაობა; ერთობლივი სამეცნიერო გრანტები (იხ. საგრანტო პროექტების ჩამონათვალი), ვიზიტები მიწვეული პროფესორის სტატუსით, სადოქტორო დისერტაციის თანახელმძღვანელობა (დავით სარაული  დაიცვა 2009 წ.).

ადგილობრივი და საერთაშორისო სამეცნიერო გრანტები:

1.    შოთა რუსთაველის საქართველოს ეროვნული სამეცნიერო ფონდი: გლობულური ცილების ურთიერთქმედება თვითაწყობად ფირებთან და მცირე მოლეკულებთან. გავლენა სტაბილობასა და ფუნქციურ აქტივობაზე,  YS-18-2034, 2018-2023.
2.    შოთა რუსთაველის საქართველოს ეროვნული სამეცნიერო ფონდი: სპილენძის იონების კომპლექსწარმოქმნა გლობულურ ცილებთან, პოლიპეპტიდებთან და ამინომჟავებისგან თვითაწყობილ ფირებთან: მათი უნიკალური ელექტრო-გადამტანი თვისებების ფუნდამენტური და გამოყენებითი ასპექტები, FR17_570, 2017-2021.
3.    ალექსანდერ ფონ ჰუმბოლდტის ფონდი (გერმანია): თვითაწყობად ორგანულ და კომპოზიტურ ფირებზე იმობილიზებული რედოქს-აქტიური ცილების და მათი მოდელების მექანიზმების შესწავლა სწრაფი სკანირების ვოლტამპერომეტრული და დროის მაღალი გარჩევის ფოტოფიზიკური მეთოდებით (3.4–IP–SER/1070196), 2014-2016.
4.    შოთა რუსთაველის ეროვნული სამეცნიერო ფონდი: გლობულური ცილების ენერგეტიკული ბუნება: კვანტური ეფექტების და კონფორმაციული ფლექსიბილობის როლი და გამოვლინება ფუნქციასა და სტაბილობაში (FR/771/7-230/11), 2012-2015.
5.    ფოლკსვაგენის ფონდი (გერმანია): გლობულურ ცილებში მუხტის გადატანისა და სტაბილობის მექანიზმები: კონფორმაციული ძვრადობის ორმხრივი როლი (გაგრძელება, No I/85 642), 2011-2013.
6.    შოთა რუსთაველის ეროვნული სამეცნიერო ფონდი: ბაქტერიოფაგის და ბაქტერიის მემბრანის ურთიერთქმედების მექანიზმების ბიოფიზიკური კვლევები (GNSF/ST08/2-369), 2008-2011.
7.    ფოლკსვაგენის ფონდი (გერმანია): გლობულურ ცილებში მუხტის გადატანისა და სტაბილობის მექანიზმები: კონფორმაციული ძვრადობის ორმხრივი როლი (No I/83 395), 2008-2010.
8.    შოთა რუსთაველის ეროვნული სამეცნიერო ფონდი: მუხტის გადატანის კვანტური და სტოქასტური მექანიზმები ბიომოლეკულებში. კავშირი ფუნქციურ აქტივობასა და თერმოდინამიკურ სტაბილობას შორის (GNSF/ST08/2-374), 2008-2010.

წიგნებში და კრებულებში გამოქვეყნებული თავების ჩამონათვალი:

1.    Tinatin D. Dolidze, Maia Makharadze, Sophio Uchaneishvili, Mikhael Shushanyan, Tatyana Tretyakova, and Dimitri E. Khoshtariya,  An impact of biologically compatible additive, [ch] [dhp], on the stability and function   of globular proteins, Nova  Science Publishers, In: Systemic, Cellular and Molecular Mechanisms of Physiological Functions and Their Disorders, ISBN: 978-1-53614-395-9, Chapter 5, pp. 53-70,  2018.
2.    M. Makharadze, S. Uchaneishvili, M. Shushanyan, T. Tretiakova &  D.E. Khoshtariya, Impact of Different  Additives on Thermal Denaturation of Model Globular Protein α-Chymotrypsin, Nova Science Publishers, In: Systemic, Cellular and Molecular Mechanisms of Physiological Functions and Their Disorders, ISBN: 978-1-63484-988-3, Chapter 14, pp. 139-160, 2016.
3.    D.H. Waldeck & D.E. Khoshtariya, Fundamental studies of long- and short-range electron exchange mechanisms between electrodes and protein, In: Modern aspects of Electrochemistry. Applications of Electrochemistry and Nanotechnology in Biology and Medicine; vol.52 (N.Elias,Ed.) Springer Publishers,USA. 2011, pp.105-241.
4.    D.E. Khoshtariya, T.D. Dolidze & R. van Eldik, Charge transfer mechanisms at SAM-modified electrodes. Impact of complex environments. In: Advanced Biologically Active Polyfunctional Compounds and Composites (B. Howell, Ed.), Nova Publishers, New York, 2010, pp.103128.

მნიშვნელოვანი პუბლიკაციები:

1.    D.E. Khoshtariya T.D. Dolidze, L. Laliashvili, & N. Nioradze, Forty years of theory-inspired experiments on charge-transfer via solutions and electrodes: the Georgian accents.  J. Solid State  Electrochemistry, 2023, Volume 27, Issue 7, Pages 1593 – 1625.
2.    Tatyana Tretyakova, Maya Makharadze, Sopio Uchaneishvili, Mikhael Shushanyan, Dimitri Khoshtariya. Exploring the role of preferential solvation in the stability of globular proteins through the study of ovalbumin interaction with organic additives [J]. AIMS Biophysics, 2023, 10(3): 440-452. doi: 10.3934/biophy.2023025.
3.    N. Nioradze, D. Ciornii, A. Kölsch, G.Göbel, D.E. Khoshtariya, A. Zouni, & F. Lisdat,  Electrospinning for Building 3D Structured PhotoactiveBiohybrid Electrodes,  Bioelectrochemistry, 2021, 107945.
4.    D.E. Khoshtariya T. Dolidze, N. Nioradze, L. Laliashvili, M. Shushanyan, & R. van Eldik, The self-assembled, atomically defined, flexible and highly tunable bilayered Au/L-cysteine/Cu(II/I) junctions capable of voltage-gated coherent multiple electron/hole exchange, Nano Futures, 2021, Volume 5, Issue 1, id.015001, 14 pp.
5.    Dolidze T.D., Makharadze M., Uchaneishvili S. Nioradze N., Khoshtariya D.E., New Aspects of The Interaction of Copper (II) With Serum Albumin: Voltammetric And Microcalorimetric Studies, Georgian Medical News, No 9 (318) 2021.
6.    Tatyana Tretyakova, Maya Makharadze, Sophio Uchaneishvili, Dimitri E. Khoshtariya, Impact of Small Organic Molecules on the Stability and Conformational Flexibility of  Globular Proteins, In: V. M. Bradley & I. Sahin (Eds.), Proceedings of the International Conference on Life Sciences, Engineering and Technology, pp. 30-32, Washington, DC, USA. ISTES Organization, 2020.
7.    N. Nioradze, T. Dolidze, M. Shushanian, & D.E. Khoshtariya, The First Observation of Electrochemistry of Graphene/cysteine/copper Composite ,  J. Electroanal. Chemistry, v, 855, 15 , 2019, 113490.
8.    Tatyana Tretyakova, Maia Makharadze, Mikhael Shushanyan, Tina D. Dolidze, Tamar Partskhaladze, Sophia Uchaneishvili, Dimitri E. Khoshtariya, Interaction of globular proteins with self-assembled films and small Molecules, Impact on the stability and functional activity; The 1st “Beritashvili Talks”, Neurophysiological Functions and their Disorders – Interdisciplinary Studies, pp.255-272, ISBN: 978-9941-8-1339-9, 2019.
9.    Dimitri Khoshtariya, Tinatin Dolidze, Maia Makharadze, Michael Shushanyan, Sophio Uchaneishvili, Rudivan Eldik, Voltammetric Modeling of In Vivo reparative Process for Myoglobin:Linking Some Physical,Chemical and Physiological Aspects, Proc.Georgian Nat. Acad.Sci., Biomed.Series, Vol.45, No3-4, pp.239-241, ISSN: 0321-1665, 2019.
10.    T.D. Dolidze, M. Shushanyan & D.E. Khoshtariya  Electron transfer with myoglobin in free and strongly confined regimes. Disclosing diverse mechanistic role of the Fe-coordinated water by temperature- and pressure-assisted voltammetric studies,  J. Coord. Chem. 2015, 68, 3164-3180.
11.    Y. Liu, T.D. Dolidze, S. Singhal, D.E. Khoshtariya, & J. Wei, New Evidence for a Quasi-Simultaneous Proton-Coupled Two-Electron Transfer and Direct Wiring for Glucose Oxidase Captured by the Carbon Nanotube-Polymer Matrix J. Phys. Chem. C 2015, v.119, p.14900-14910.
12.    Dimitri E. Khoshtariya, Tinatin D. Dolidze, Tatyana Tretyakova and Rudi van Eldik, Electron transfer with self-assembled copper ions at Au-deposited biomimetic films: mechanistic “anomalies” disclosed by temperature- and pressure-assisted fast-scan voltammetry J.Phys.D:Appl.Phys 48 (2015), 255402 (11pp).
13.    D.E. Khoshtariya, T.D. Dolidze, M. Shushanyan, & R. van Eldik, Long-range electron transfer with  myoglobin immobilized at Au/mixed-SAM junctions: Mechanistic impact of the strong protein confinement. J. Phys. Chem. B. (American Chemical Society, USA), 2014, v.118, p.692-706.
14.    S. Uchaneishvili, M. Makharadze, M. Shushanyan, R. van Eldik & D.E. Khoshtariya, Notable stabilization of α-chymotrypsin by the protic ionic additive, [ch][dhp]: Calorimetric evidence for a fine enthalpy/entropy balance. ISRN Biophysics (Hindawi Publishers), 2014, Article No. 834189 (6 p.).
15.    T. Tretyakova, M. Shushanyan, T. Partskhaladze, M. Makharadze, R. van Eldik & D.E. Khoshtariya, Simplicity within the complexity: bilateral impact of DMSO on the functional and unfolding patterns of -chymotrypsin. Biophysical Chem. (Elsevier), 2013, v.175, p.17-27.
16.    D.E. Khoshtariya, T.D. Dolidze, T. Tretyakova, D.H. Waldeck and R. van Eldik, Electron transfer with azurin at Au/SAM junctions in contact with a protic ionic melt: Impact of glassy dynamics. Phys. Chem. Chem. Phys. (Royal Society, UK) 2013, v.15, p. 16515-16526.
17.    M. Shushanyan, D.E. Khoshtariya, T. Tretyakova, M. Makharadze & R. van Eldik, Diverse role of conformational dynamics in carboxypeptidase A-driven peptide and ester hydrolyses. Disclosing the“perfect induced fit” and “protein local unfolding” pathways by altering protein stability. Biopolymers (John Wiley, USA), 2011, v.95, p.852-870.
18.    D.H. Waldeck & D.E. Khoshtariya, Fundamental studies of long- and short-range electron exchange mechanisms between electrodes and protein In: Modern aspects of Electrochemistry. Applications of Electrochemistry and Nanotechnology in Biology and Medicine, No 52, (N. Elias, Ed.) Springer, New York, 2011, Chapt.2, pp.105-241.
19.    D.E. Khoshtariya, T.D. Dolidze, M. Shushanyan, K.L. Davis, D.H. Waldeck & R. van Eldik, Fundamental signatures of short- and long-range electron transfer for azurin functionalized at Au/alkanethiol SAM junctions, Proceedings Natl. Acad. Sci. USA (National Academy of Sciences, USA), 2010, v.107, p.2757-2762.
20.    D.E. Khoshtariya, T.D. Dolidze & R. van Eldik, Charge transfer mechanisms at SAM-modified electrodes. Impact of complex environments. In: Advanced Biologically Active Polyfunctional Compounds and Composites (B. Howell, Ed.), Nova Publishers, New York, 2010, p.103128.
21.    D.E. Khoshtariya, T.D. Dolidze & R. van Eldik, Unusual mechanism for the short-range electron transfer within gold–alkanethiol–ionic-liquid films of subnanometer thickness. Physical Review E (American Institute of Physics, USA), 2009, 065101, 4p. (Rapid communication).
22.    D.E. Khoshtariya, T.D. Dolidze & R. van Eldik, Multiple mechanisms for electron transfer at metal/self-assembled monolayer/room-temperature ionic liquid junctions: dynamical arrest versus frictional control and non-adiabaticity. Chemistry  European J. (John Wiley, Germany), 2009, v.15, p.5254-5262.
23.    T.D. Dolidze, S. Rondinini, A. Vertova, M. Longhi & D.E. Khoshtariya, Charge-transfer patterns for [Ru(NH3)6]3+/2+ at SAM modified gold electrodes: impact of the permeability of a redox probe.  Open Phys. Chem. J., 2008, v.2, p.17-21.
24.    T.D. Dolidze, S. Rondinini, A. Vertova, M. Longhi & D.E. Khoshtariya, Charge-transfer patterns for [Ru(NH3)6]3+/2+ at SAM modified gold electrodes: impact of the permeability of a redox probe.  Open Phys. Chem. J., 2008, v.2, p.17-21.
25.    T.D. Dolidze, S. Rondinini, A. Vertova, D.H. Waldeck & D.E. Khoshtariya, Impact of self-assembly composition on the alternate interfacial electron transfer for electrostatically immobilized cytochrome c.  Biopolymers, 2007, v.87, p.68-73.
26.    D.E. Khoshtariya, T.D. Dolidze, D. Sarauli & R. van Eldik, Kinetic, thermodynamic and mechanistic patterns for free (unbound) cytochrome c at Au/SAM junctions. Inpact of electronic coupling, hydrostatic pressure and stabilizing/denaturing additives. Chem. Eur. J., 2006, v.12, p.7041-7056.
27.    T.D. Dolidze, D.E. Khoshtariya, D. H. Waldeck, J. Macyk & R. van Eldik, Positive activation volume for a cytochrome c electrode process: Evidence for a "protein friction" mechanism from the high pressure studies.   J. Phys. Chem. B, 2003, v.107, p.7172-7179.
28.    D.E. Khoshtariya, M. Shushanian, R. Sujashvili, M. Makharadze, E. Tabuashvili, G. Getashvili. 2003. “Enzymatic Activity of α-Chymotrypsin in the Urea-Induced Molten-Globule-Like State : a Combined Kinetic/Termodynamic Study .” J. Biol. Phys. Chem. Vol. 3, N1, p. 2-10.
29.    M. Makharadze, G. Getashvili, E. Tabuashvili, D.E. Khoshtariya. 2001. “Calorimetric Study of Selected Globular Proteins by the Method of Thermal Annealing.” Bull. Georg. Acad. Sci, 164. N 3, p. 531-534.


მიმართულება 2

მოძრაობა წარმოადგენს სიცოცხლის მთავარ დამახასიათებელ ნიშან-თვისებას. მოძრაობის სრულყოფილი ორგანოა კუნთი. ის უნივერსალური მექანო-ქიმიური მანქანაა, რომლის სტრუქტურა და მოქმედების მექანიზმი ევოლუციის პროცესში იხვეწებოდა და სრულყოფილი ხდებოდა. მისი ზუსტი სტრუქტურისა და ფუნქციის დადგენა დღემდე აქტუალურია, რადგანაც შეკუმშვადი სისტემის არქიტექტონიკა და სტურქტურული ცილების როლი შეკუმშვის პროცესში ბოლომდე არ არის გარკვეული.
აკადემიკოს მ.ზაალიშვილის თაოსნობით ტრადიციულად ტარდებოდა კვლევები პირველ რიგში უმაღლესი ორგანიზმების კუნთის ცილოვანი კომპლექსების მოლეკულური შემადგენლობის, სტრუქტურის და ფუნქციური მექანიზმების დადგენის მიზნით. წარსულში დიდი ყურადღება ეთმობოდა კუნთის ისეთი ცილების და მათი ბუნებრივი კომპლექსების გამოყოფას, ასევე მათი სტრუქტურული თუ ფუნქციური მახასიათებლების დადგენას, როგორებიცაა მიოზინი, აქტინი, α-აქტინინი, ტროპონინი T, ტროპონინი I, პროტეინი-55, კონექტინი (იგივე ტიტინი). ბოლო გამოკვლევებში უმთავრესი ყურადღება ექცევა უმაღლესი ცხოველების კუნთოვანი და არაკუნთოვანი ქსოვილებიდან გიგანტური ცილების გამოყოფას და მათ დახასიათებას. იმის გათვალისწინებით, რომ გიგანტური ცილები  (ტიტინი, სმიტინი) მონაწილეობენ აქტინ- მიოზინური ურთიერთქმედების რეგულაციაში  კუნთის შეკუმშვის დროს  და მათ ახასიათებთ ამილოიდური ბუნება, მიზანშეწონილია  ამ ცილების  ფიზიკურ- ქიმიური თვისებების შესწავლა ნორმასა და ამილოიდურ მდგომარეობაში გადასვლისას.                                                                                                   
ამჯერად, სამეცნიერო ჯგუფის კვლევის მიზანს წარმოადგენს ტიტინის, სმიტინის და მათი  შეზღუდული ჰიდროლიზით მიღებული ფრაგმენტების ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების  შესწავლა  ამილოიდურ  მდგომარეობაში გადასვლისას. მოსალოდნელი შედეგებიდან (in vitro) გამომდინარე, აქტომიოზინის კომპლექსზე  ამილოიდური ცილების ზეგავლენამ, რაც აისახება ფერმენტული აქტივობის ცვლილებაზე, შესაძლებელია გარკვეული გავლენა იქონიოს კუნთის შეკუმშვის ხარისხზე, ასევე საფუძველი გახდეს კუნთის სხვადასხვა დაავადებებისა.

სამეცნიერო შედეგები:

პირველად იყო დაზუსტებული აქტინის როლი კუნთის შეკუმშვაში. 60-იან წლებში ასევე პირველად იქნა დადგენილი, რომ გარდა ძირითადი შეკუმშვადი ცილებისა (მიოზინი, აქტინი) ბიოლოგიური ძვრადობისათვის აუცილებელია მესამე ცილოვანი კომპონენტი – ტროპომიოზონი. თერმოფილური მიკროორგანიზმებიდან მიღებული იყო თერმოსტაბილური, დნმ-პოლიმერაზას სუფთა პრეპარატი, რომლის შეზღუდული ჰიდროლიზის შედეგად გამოყოფილი იქნა დაბალმოლეკულური ფრაგმენტი (დ. ფრანგიშვილი). ეს უკანასკნელი კი, გამოყენებული იყო შიდსის დიაგნოსტიკაში. (1975-90 წწ) დადგენილი იქნა α-აქტინინის N-ნახევრის (30კდ) ამინომჟავური თანამიმდევრობა და მოლეკულის არქიტექტონიკა. ჯერ კიდევ 1984 წელს რენდგენოსტრუქტურული მეთოდით დადგენილი იყო, რომ გიგანტური ცილა კონექტინი (იგივე ტიტინი) შეიცავს კოლაგენის ტიპის ფრაგმენტს (მარცხენა სპირალს). ამგვარად, ეს მონაცემები კიდევ ერთხელ ადასტურებენ, რომ ტიტინის მოლეკულის ორი მესამედი წარმოდგენილია β-სტრუქტურის, ხოლო ერთი მესამედი – მარცხენა სპირალის სახით. ბოლო მონაცემები მიუთითებენ იმაზე, რომ გიგანტური ცილები შედიან როგორც განივზოლიანი, ისე გლუვი კუნთისა და არაკუნთოვანი უჯრედების შემადგენლობაში და წარმოქმნიან ნებისმიერი უჯრედის ციტოსკელეტის წვრილ τ-პროტოფიბრილას. ამ კვლევების შედეგად მიღებული მონაცემები აღიარებულია მსოფლიოს წამყვანი სამეცნიერო ცენტრების მიერ და გამოქვეყნებულია მაღალი რეიტინგის მქონე ჟურნალებში.

ურთიერთობა უცხოელ მეცნიერებთან:

1.    ბრისტოლის უნივერსიტეტის ვეტერინალური სამედიცინო დეპარტამენტი (პროფ. ჯ. ტრინიკი).
2.    ფლორიდის შტატის უნივერსიტეტის ბიოლოგიურ მეცნიერებათა დეპარტამენტი (პროფ. თ. კელერი III).

მნიშვნელოვანი პუბლიკაციები:

1.    Rusudan Kupatadze, Konstantine Kuridze, Nelly Gachechiladze, Tina Eristavi, Piolina Toidze, Shota Gogichaishvili, Tengiz Zaalishvili, Malkhaz Zaalishviliϯ. The Study of Transition of Giant Protein Smitin into Amiloid Form by means of Different Methods in vitro. 2022, ISSN-0132-1447. Bulletin Georgian Nacional Academy of Sciences , vol. 11,  no.4, pp. 20-25.
2.    Khutsishvili S.S., Toidze P., Donadze M., Gabrichidze M., Makhaldiani N., Agladze T.Structural surface features of paramagnetic multifunctional nanohybrids based on silver oleic acid.Journal of Cluster Science. 2021, 32, 1351-1359.
3.    N. S. Vassilieva-Vashakmadze, R. A. Gakhokidze, T. S. Vashakmadze, M. Z. Gorgoshidze, and P. L. Toidze. About of the Rotation Mechanisms of the Molecular“Motors”.Advanced Materials, Polymers, and Composites New Research on Properties, Techniques, and Application, 2021.
4.    Tikanadze I., Kurtanidze M., Rukhadze M., Nanobashvili K., Toidze P., Bezarashvili G. Structure of mixed revers microemulsions based on sodium bis(2-ethylhexyl).Journal of surfactants and detergents, 2020, vol.23., issue 2, pp.339-346.                                  
5.    Nelly Gachechiladze*, Rusudan Kupatadze*,Konstantine Kuridze*, Jemal Gogorishivili*, Mariam Bregadze*, Levan Lobzhanidze*, Tengiz Zaalishvili**, academician Malkhaz Zaalishvili†*. 2017, Some physical-chemical properties of smooth muscle smitin.Vol.11, N2.
6.    Kuridze K., Kupatadze R., Acad. M.M. Zaalishvili Comparison of The Thermodynamic Parameters of Actomyosin Complex and Alpha-Actinin- Actomyosin. Georgian Chemical Journal, Vol. 15, №2, pp.96-102, 2015.
7.    PapidzeG, Gachechiladze N. Axmetelashvili O, Eristavi T. 2015. On Peculiarities of Insect Functionali Distinguished Flight Muscles Structure. ,,Bulletin of the Georgian National Academy of sciences” v 9, N 1.
8.    Gachechiladse N., Gogorishvili J., Kupatadze R., Kuridze K., Eristavi T., Zaalishvili M. 2014. The Influens of Smitin on Fermentative Activity of actomyosin in Different Area Conditions. ,,Bulletin of the Georgian National Academy of sciences” v 8, N 1, pp. 89-93.
9.    PapidzeG., SumbadzeTs., Gachechiladze N. Axmetelashvili O. 2014, The investigation of DNA synthesis in the Locust functionally distinguished flight muscles. ,,Bulletin of the Georgian National Academy of sciences” v 8, N 1. pp 118-121.
10.    Gachehiladze N., Gogorishvili J., Kupatadze R., Kuridze K., Eristavi T., Zaalishvili M. The Influence of Smitin on Fermentative Aqtivity of Actomyosin in Different Area Conditions 2014, Bulletin of the Georgian Aca.Sci 8, №1, pp. 89-93.
11.    რ. კუპატაძე, კ. ქურიძე, მ. სიმონიძე, თ. ერისთავი. 2011, A მიოზინის ღეროს კონფორმაციული ცვლილებების შესწავლა ზოგიერთი ფიზიკური ფაქტორის ზემოქმედებისას. საქართველოს ქიმიური ჟურნალი, ტ.11, N1, გვ. 48-52.
12.    R. Kupatadze, K. Kuridze, M. Devdariani, N. Gachechiladze, L. Sulamanidze, I. Japaridze, J. Gogorishvili, M. Zaalishvili. 2011. Stady of physical properties of smitin isolated from smooth muscle and comparation analysis With the same properties of titin. Proc. Georg. Acad. Sei., Biol., ser. B, 9, N1-4, pp 6-11.
13.    Kupatadze R., Kuridze K., Gachechiladze N., Gogorishvili J., Zaalishvili M. Study Of Physical  Properties Of Titin. Proc. Georgian Acad. Sci., Biol. Ser. B, Vol.9, № 1-4, 2011.
14.    G. Papidze,  V.Leontiev,  Y.Mandelshtem,  N. Gacheechiladze.,  O.Akhmetelashvili 2010,  “Comperative investigatio9n of Extracellular Space volume and Na+, K+, Mg2+, Ca2+  content in Locust Locomotor muscle”.Bull. of the Georgian National Academy of Sciences, vol.4, N2,. pp125-129.                                                                                                                                                   
15.    Papidze G., Sumbadze Ts., Gacheechiladze N. 2009, “The study  of DNA synthesis in functionally distinct flight muscles of Locust.  Proc. Georg. Acad. Sci.,Biol. ,ser.B, 7, N3-4. pp 72-73.

მონოგრაფია
მ. ზაალიშვილი. კუნთის შეკუმშვის ფიზიკურ-ქიმიური საფუძვლები. თბილისი, 1971წ.

მიმართულება 3

უჯრედის ბიოფიზიკური კვლევის მიმართულებით მუშაობა დაიწყო 2006 წლიდან (მიმართულების ხელმძღვანელი – ბიოლოგიის დოქტორი რ. სუჯაშვილი). კვლევის მიზანს შეადგენს ბიოლოგიურად აქტიური გლობულური ცილა უბიკვიტინის ქცევის თავისებურებების გამოვლენა როგორც ჯანმრთელ, ასევე პათოლოგიურ უჯრედში.
უბიკვიტინოლოგიის განვითარება სათავეს იღებს გასული საუკუნის 80-იანი წლებიდან და დღეს ითვლება ერთ-ერთ წამყვან დარგად სიმსივნული, ნეიროდეგენერაციული, ვირუსული, გულ-სისხღარღვთა, ალკოჰოლური და სხვა დაავადებების ეტიოლოგიისა და თერაპიის ახალი გზების ძიების თვალსაზრისით.
გასული წლების განმავლობაში ჩვენ მიერ შესწავლილი იქნა ექსტრაუჯრედული უბიკვიტინის გავლენა როგორც მოდელირებული ალკოჰოლური დაავადების ფორმირების დინამიკაზე, ასევე ჯანმრთელი და ალკოჰოლური ღვიძლის ჰეპატოციტების პროლიფერაციულ აქტივობაზე. კვლევისთვის გამოყენებული იქნა ციტოლოგიური, ბიოფიზიკური და იმუნოლოგიური მეთოდები.
ბოლო წლებში უჯრედული ბიოფიზიკის ჯგუფი ფოკუსირებულია უჯრედული ბიოფიზიკის, ექსპერიმენტული ონკოლოგიის  და ბიოსამედიცინო მიმართულებების ტრანსლაციურ კვლევაზე. ამ მიზნით უჯრედული ბიოფიზიკის ჯგუფი იკვლევს უჯრედის, მაიონიზებელი რადიაციის და ქიმიოპრევენციული საშუალებების მიმართ, რეზისტენტობის ფორმირებაში უბიკვიტინის-UB და მემბრანული რეცეპტორის - CXCR4 როლს იმუნოლოგიური, ბიოფიზიკური და ბიოქიმიური მეთოდებით.
ექსტრაუჯრედულ უბიკვიტინი მონაწილეობს დიფერენციაციის, მომწიფების და აპოპტოზის განვითარების პროცესებში. ექსტრაუჯრედული უბიკვიტინის კვლევა ძალიან მნიშვნელოვანი ჩანს სიმსივნის ჩამოყალიბების პროცესებში გასარკვევად და  განიხილება, როგორც დაავადებათა ბიომარკერი, რადგან მრავალი დაავადება ასოცირდება უბიკვიტინის დონის ზრდასთან უჯრედგარე არეში. უჯრედის, მაიონიზებელი რადიაციის და ქიმიოპრევენციული საშუალებების მიმართ რეზისტენტობის ფორმირებაში უბიკვიტინის როლის შესწავლა გულისხმობს იმ მოლეკულური მექანიზმების გარკვევას, რომელსაც იყენებს ექსტრაუჯრედული უბიკვიტინი უჯრედული ციკლის რეგულაციისათვის.
 CXCRL12  CAFs უჯრედების გააქტიურების გზით ხელს უწყობს სიმსივნური ქსოვილის ზრდას, ანგიოგენეზსა და მეტასტაზების გავრცელებას. CXCRL12 და ცილა უბიკვიტინ საერთო რეცეპტორის CXCR4 საშუალებით ააქტივებენ ერთსა და იმავე მეტაბოლურ გზებს. აღნიშნული ცილები მონაწილეობენ სიმსივნური უჯრედის ქიმიო და რადიოთერაპიის მიმართ რეზისტენტობის განვითარებასა და მეტასტაზების გავრცელების პროცესში. საინტერესოა არის თუ არა ეს ორი ლიგანდი ერთმანეთის კონკურენტული. თუ არის, რა პირობებში. ასევე, საინტერესოა მათი ქცევის სპეციფიკურობის გარკვევა ჯანმრთელ და დაავადებულ უჯრედში. ჩვენი კვლევის მიზანი არის აღნიშნული ცილების შესაძლო  თერაპიული და დიაგნოსტიკური პოტენციალის გამოვლენა.
სიმსივნური დაავადებების მკურნალობისა და დიაგნისტიკის ახალი მეთოდების განვითარებისათვის მეტად მნიშვნელოვანია უჯრედული პროცესების მოლეკულური მექანიზმების ღრმად გარკვევა. სიმსივნის მკურნალობის პროცესში ერთ-ერთი მთავარი პრობლემა არის მეტასტაზების გავრცელების გააქტიურება რაც, როგორც წესი მოსდევს  ქიმიური, რადიოლოგიური და  იმუნოლოგიური მეთოდებით მკურნალობას. ამ პროცესების სტიმულირებაში ჩართული მეტაბოლური გზების კვლევა მათი მართვის მექანიზმების შემუშავების შესაძლებლობას ქმნის.
მიღებული შედეგები გამოქვეყნებულია პუბლიკაციების სახით როგორც ადგილობრივ, ასევე საერთაშორისო ჟურნალებში და წარდგენილი იქნა საერთაშორისო კონფერენციებზე აშშ, ინგლისში, გერმანია და შვეიცარიაში.

სამეცნიერო შედეგები:

ექსპერიმენტში პირველად იქნა გამოყენებული in vivo ინდუცირებული უბიკვიტინი. ჩატარებული კვლევის შედეგად დადგინდა, რომ ექსტრაუჯრედული უბიკვიტინი ახდენს შიდაუჯრედული პროცესების რეგულაციას. მიღებული იქნა არაალკოჰოლური ღვიძლის ჰეპატოციტების პროლიფერაციული აქტივობის ინჰიბირება და ალკოჰოლური ღვიძლის რეგენერაციის სტიმულაცია, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ცილა ბუნებრივად ერთვება უჯრედის მეტაბოლურ პროცესებში. გასარკვევია, რომელი მოლეკულური მექანიზმების რეგულაციის გზით ხდება აღნიშნული ეფექტის მიღწევა, რაც შემდგომში შესაძლებლობას მოგვცემს გამოვიყენოთ ექსტრაუჯრედული ცილა უბიკვიტინი შიდაუჯრედული პროცესების მიზანმიმართული რეგულაციისათვის.
ექსტრაუჯრედული უბიკვიტინი განიხილება, როგორც დაავადებათა ბიომარკერი, რადგან მრავალი დაავადება ასოცირდება უბიკვიტინის დონის ზრდასთან უჯრედგარე არეში. მათ შორის არის სიმსივნური, კარდიოვასკულარული, აუტოიმუნური და სხვა დაავადებები. უჯრედის, მაიონიზებელი რადიაციის და ქიმიოპრევენციული საშუალებების მიმართ რეზისტენტობის ფორმირება, ასვევ  მიოკარდიუმის ინფარქტის პრევენცია უბიკვიტინის  და მასთან ურთიერთობაში მყოფი ცილების მეტაბოლიზმის მოლეკულური მექანიზმების გარკვევა შესაძლებლობას გვაძლევს ვმართოთ იმუნური სისტემა სიმსივნური უჯრედის რეზისტენტობის დასაძლევად და შევისწავლოთ ექსტრაუჯრედული უბიკვიტინის თერაპიული და დიაგნოსტიკური პოტენციალი პრაქტიკული გამოყენების მიზნით.

სამეცნიერო გრანტი:

FR/492/7-230/11, # 1-2/54 ,,ალკოჰოლური და არაალკოჰოლური ღვიძლის უჯრედების ცილოვანი შემადგენლობის კვლევა ექსტრაუჯრედული უბიკვიტინის in vivo ინდუცირების პირობებში”, 2010-2012.


მნიშვნელოვანი პუბლიკაციები:

1.    R. Sujashvili, I. Ioramashvili, “Megakaryoblasts and erythroblasts in mice bone marrow after gamma-irradiation with sublethal doses. Extracellular ubiquitin effect”, DOI: https://radiobiology.ge/index.php/rrs/article/view/6293, ISSN 2667-9787, ISSN 2720-8087 (Online) , Journal of radiobiology and radiation safety, vol.3, №4, 2023, Georgia, Tbilisi, pp. 51-55.
2.    I.Ioramashvili, M. Gogebashvili, R. Sujashvili, N. Ivanishvili, “Evaluation of differently expressed genes in irradiated and intact mice to study radioactive aging phenomenon”, DOI: ttps://radiobiology.ge/index.php/rrs/article/view/6290,  ISSN 2667-9787, ISSN 2720-8087 (Online), Journal of radiobiology and radiation safety, vol.3, №4, 2023, Georgia, Tbilisi , pp. 32-40.
3.    Giorgi Javakhishvili, Irine Ioramashvili, Rusudan Sujashvili*, “Search for Prognostic Potential of Ubiquitin, SDF1 and CXCR4 in Myocardial Infarction: The Possible New Strategy for Diagnostics”, ISSN: 2218-3973, BIOSCIENCE RESEARCH, 2022, Vol. 19(3): pp. 1536-1541, OPEN ACCESS www.isisn.org.
4.    G. Javakhishvili, A. Melia, I. Avaliani, R.Sujashvili , Acute coronary syndrome definition, pathogenesis and modern diagnostic methods, Proc.Georgian Nat. Acad. Sci.,Biomed. Series, 2020,vol.46, N5-6. ISSN-0321-1665.
5.    Ioramashvili, R.Sujashvili, Involvement of Ubiquitin – 26S Proteasome System in Regulation of Obesity, Proc.Georgian Nat. Acad. Sci.,Biomed. Series, 2020,vol.46, N5-6. ISSN-0321-1665.Sujashvili R., Ioramashvili I., Mazmishvili K., Tsitsilashvili S., Gamkrelidze M., Moderation of quantitative changes of regenerating erythropoietic cells by extracellular ubiquitin, Georgian Medical News, 2020, Jul-Aug; (292-293):87-92.
6.    R.Sujashvili, I.Ioramashvili, N.Gvinadze, K.Aptsiauri, N.Ivanishvili, K.Mazmishvili, “Changes of serum ubiquitin levels along with development of thrombocytopenia in irradiated mice”, Digest of Beritashvili Center of Biomedicine, ISBN:978-9941-8-1339-9, 2019, 227-233.
7.    Sujashvili R., Advantages of Extracellular ubiquitin in Modulation of Immune Responses, Hindawi Publishing Corporation, Mediators of Inflammation, Vol. 2016, Article ID 4190390, 6 pages, http://dx.doi.org/10.1155/2016/4190390, www.hindawi.com/journals/mi/contents/ , open excess, 2016.
8.    Sujashvili R., Ioramashvili I., Aptsiauri K., Gvinadze N., Regulation of Leucogenesis by Extracellular Ubiquitin in Rodents after Chemically Induced Inhibition, J. Cytology and Genetics, Ukr. Kiev, Springer, Allerton Press, Inc., Vol. 50, No. 5, 2016, pp. 334–338
9.    Sujashvili1 R., I Ioramashvili, N. Gvinadze, K. Aptsiauri , Inhibition of proliferative activity of bone marrow cells by extracellular ubiquitin, Biomedical Series, Qutaisi, 2015, September-December, N5-6 40, 265-269.
10.    Sujashvili R., Bakuradze E., I. Modebadze, D. Dekanoidze, Ubiquitin in Combination with Alcohol Stimulates Proliferative Activity of Hepatocytes, Georgian Medical News, Tbilisi-New-York, 2013 October, N10(223), pp. 86-90.
11.    Sujashvili R., Bakuradze E., I.Modebadze, D.dekanoidze, In vivo Introduced Extracellular Ubiquitin Regulates Intracellular Processes, International Journal of Biological and Life Sciences, Zurich, Switzerland, 2012, V.61:326-329.
12.    Sujashvili R., Bakuradze E., I. Modebadze, D. Dekanoidze, I. Qirikashvili, "In vivo Investigation of extracellular ubiquitin effect on liver histoarchitectonics", GMN, Tbilisi-New-York, 2011, February, N2(191), pp.72-76 .