Химики впервые получили гибрид ДНК с белком в живой клетке
Белки и нуклеиновые кислоты — молекулы, лежащие в основе всех биологических процессов. Они сильно отличаются друг от друга по свойствам, и сочетать их вместе в одной молекуле-гибриде значит создать ценный инструмент для генетики и медицины. Обычно «гибриды ДНК с белком» получают путем трудоемкого органического синтеза, однако авторы новой статьи нашли способ намного проще, используя бактерии.
Вся молекулярная биология держится на трех «китах», то есть типах биомолекул: ДНК, РНК и белках. Каждый из них имеет свои важные особенности, которые иногда хотелось бы сочетать, однако гибриды на основе таких очень непохожих по структуре молекул в природе редки. Некоторые ученые считают, что полубелки-полунуклеотиды могли иметь значение на самых ранних этапах эволюции и при зарождении жизни, однако в современной клетке доказательств тому нет. В то же время подобные гибриды, например пептидо-нуклеиновые кислоты (ПНК), получают путем химического синтеза.
Важным шагом вперед стал результат, опубликованный в Nature Chemical Biology. Статья описывает новый класс молекул, сочетающих в себе компоненты нуклеиновых кислот и белков — пептидо-нуклеобазные гибриды (по-английски peptide-nucleobase hybrid). В его составе присутствует пиримидоновая структура, похожая на молекулу, из которой в клетке синтезируются основания ДНК и РНК.
Исходно ученые пытались просто найти новые белковые молекулы, способные связывать ионы металлов, используя для этого бактерии. Одна из полученных молекул имела целевые свойства, однако оказалась не белком, а гибридом двух типов биомолекул. Далее авторы выяснили молекулярные механизмы, которые привели к такой счастливой случайности. Оказалось, в синтезе гибрида задействованы рибосомы — «фабрики по производству белка», имеющиеся в любой клетке, — а также путь посттрансляционных модификаций белков RiPP. Он изменяет молекулу после ее создания на рибосоме благодаря специальным ферментам.
Синтез гибридов состоит из двух этапов: сначала комплекс фермента дегидрогеназы с белками RRE и YcaO катализирует превращение остатков аминокислоты аспарагина в составе исходного пептида в шестичленные кольца пиримидона (гетероциклическое соединение, остов которого состоит из атомов углерода и азота). Затем фермент ацилэстераза узнает определенную область на том конце пептида, который синтезируется последним, и разрезает ее. Исходное соединение этой реакции ускоряет ее ход: остатки аминокислоты гистидина помогают аспарагинам того же пептида превратиться в гетероциклы.
Все реакции осуществили в пробирке при помощи всего трех ингредиентов: исходного полипептида и двух ферментов. Затем те же превращения авторы провели в самой подробно изученной и легко культивируемой бактерии — кишечной палочке E. coli.
Получать такое сложное и необычное соединение с помощью метаболизма бактерий куда легче и дешевле, чем путем органического синтеза. Новый метод открывает возможность массового получения молекул-гибридов и их широкого применения на практике, в том числе в медицине. Это возможно благодаря тому, что они сочетают свойства ДНК или РНК (могут избирательно связывать конкретные участки нуклеиновых кислот) со специфической активностью белков. С помощью молекул-гибридов можно таргетированно действовать на молекулярные механизмы развития многих болезней.
Telegram 
Дзен 
VK Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Китайские и британские палеонтологи обнаружили древнейший эволюционный прообраз челюстей современных пауков и скорпионов. Просканировав окаменелость животного Urokodia aequalis возрастом 518 миллионов лет, ученые выявили самую раннюю известную науке переходную форму хелицер. Трехмерная модель впервые наглядно показала, как именно возникло главное оружие паукообразных: несколько суставов длинных хватательных конечностей, характерных для кембрийских хищников, срослись воедино и образовали новый ротовой аппарат.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии