• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
04.10.2022
Михаил Орлов
4 928

Глубоководные рыбы приспособились к давлению на молекулярном уровне

4.3

Белки рыб, обитающих у дна океана под большим давлением, оказались защищены молекулами триметиламиноксида. Это соединение хорошо связывает воду и не позволяет биологическим молекулам терять правильную трехмерную форму и разрушаться.

Липаровая рыба Notoliparis kermadecensis, снятая на глубине семи километров / © PNAS
Липаровая рыба Notoliparis kermadecensis, снятая на глубине семи километров / © PNAS

Биосфера Земли простирается от многокилометровой высоты в атмосфере, где можно обнаружить лишь бактерии, до самых глубоких частей Мирового океана, населенных специфическими животными. Помимо этого, отдельные микробы освоили толщу горных пород на большом расстоянии от поверхности.

Эти жители пограничных областей биосферы вынуждены приспосабливаться к экстремальным условиям, в которых другие организмы долго не протянут. Их так и называют — экстремофилы: например, термофилы выносят очень высокую температуру, криофилы — наоборот, низкую, а барофилы, или пьезофилы, приспособлены к обитанию в условиях высокого давления.

Таковы рыбы и прочие животные, обитающие на многокилометровой глубине в океане. Их можно обнаружить даже в самой глубокой его части — в Марианской впадине, на расстоянии более 11 километров от поверхности. Это причудливые создания, которые приобрели в процессе эволюции специфические адаптации к жизни под давлением в 1,1 килобара, или свыше тысячи атмосфер. Подобные изменения затрагивают и морфологию обитателей глубин, и их поведение, и даже функционирование их белков.

Поэтому исследователи из Великобритании, авторы новой статьи в журнале Communication Chemistry, решили разобраться с адаптациями глубоководных рыб на молекулярном уровне.

Содержание ТМАО в тканях рыб на разной глубине и структура его молекулы / © Laurent, H. et al.

Ученые отмечают, что при экстремальных значениях давления у морских жителей возникают проблемы с их биологическими молекулами. Они начинают терять стабильность, что сперва приводит к небольшой потере в объеме (компактизации молекул) — примерно на один процент. При давлении два килобара белки хуже олигомеризуются, то есть медленнее образуют состоящие из нескольких молекул агрегаты. Затем при давлении в четыре килобара белки начинают денатурировать — терять правильную трехмерную форму, определенную аминокислотной последовательностью и необходимую для их работы. В итоге во внутренние полости белковых молекул попадает все больше воды, что «не предусмотрено» в конструкции биомолекул и здорово их портит.

Чтобы уберечь свои белки от этих нежелательных процессов, барофилы синтезируют особые молекулы — пьезолиты. Это растворимые в виде соединения, способные к сжатию, такие как триметиламиноксид, или триметиламин N-оксид (ТМАО).

Молекулы TMAO окружают белки и связывают воду на их поверхности. Авторы статьи исследовали этот процесс с помощью метода нейтронного рассеяния и компьютерного моделирования молекул.

Оказалось, особенно подходящая для связывания воды структура ТМАО образует множество водородных связей благодаря своей несущей заряд части — нитрозогруппы. Это делает окружающую белки воду более упорядоченной, а ее молекулы — менее подвижными. В итоге раствор и погруженные в нее белки меньше изменяются при росте давления до экстремальных значений.

Ученые также отметили, что содержание ТМАО в тканях различных рыб тем выше, чем глубже они живут.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
9 часов назад
Дарья Губина

Чтобы издалека оценить обитаемость космического тела, нужно понимать, какие на нем есть молекулярные соединения и как они взаимодействуют. И вот по данным, собранным аппаратом «Юнона», ученые рассчитали движение простейших элементов на покрытой ледяной коркой Европе, спутнике Юпитера.

Вчера, 14:35
Ольга Иванова

Международная группа исследователей проанализировала изменения, которые происходят в организме человека, если полностью исключить прием пищи в течение семи дней.

8 часов назад
Василий Парфенов

Пандемия коронавирусной инфекции имела множество прямых и косвенных негативных эффектов. Но одного из них никто не ожидал — во всем мире резко снизилось доверие к вакцинации. Ситуация стала настолько серьезной, что в ряде стран министерства здравоохранения объявляют чрезвычайную эпидемиологическую ситуацию из-за масштабных вспышек давно подавленных инфекций вроде кори, паротита и краснухи. Новое исследование показало, что существует практически бесплатный и очень простой способ радикально изменить сложившееся положение в лучшую сторону.

1 марта
Юлия Трепалина

Первого марта в России отмечают День кошек. Это одни из самых популярных домашних животных, которые живут рядом с человеком уже порядка десяти тысяч лет. Несмотря на многовековое знакомство, в общении людей и кошек хватает неясностей. Так, французские ученые недавно выяснили, что почти в трети случаев знаки кошачьего неудовольствия толковались ошибочно.

Вчера, 14:35
Ольга Иванова

Международная группа исследователей проанализировала изменения, которые происходят в организме человека, если полностью исключить прием пищи в течение семи дней.

Позавчера, 16:17
Андрей

Международная группа исследователей пересмотрела происхождение теплокровности, проанализировав вымерших предков амниот. Авторы изучили ранее не рассматривавшийся признак эндотермных организмов — маленькие эритроциты.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: