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 Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
Ученые подтвердили один из самых необычных эффектов Общей теории относительности (ОТО): вращение Земли действительно «увлекает» за собой пространство-время. Новое измерение, выполненное с помощью спутника LARES-2, оказалось примерно в 10 раз точнее предыдущих и еще сильнее ограничило пространство для альтернативных теорий гравитации.
В отличие от микрочастиц, наночастицы не только эффективно проходят барьеры дыхательной системы, но и идут дальше — в мозг человека. До сих пор масштаб смертности от них был неясен. Теперь исследователи выяснили, что она доходит до миллионов человек каждый год.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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