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 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.
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.
Долгое время считалось, что люди, которые увлечены просмотром видео для взрослых, чаще жалуются на симптомы депрессии. Однако новое лонгитюдное исследование с участием почти 3000 человек показало: эта связь значительнее сложнее, чем предполагали.
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