Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Биосенсоры выявили тепловой шок при использовании важных препаратов
На вызванный разными факторами стресс клетка может отвечать схожим образом. Это касается активации шаперонов — «защитников» белков, которые спасают их от потери формы и слипания. Ученые МФТИ и Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН использовали люминесцентные биосенсоры на основе бактерий, чтобы оценить эффект ряда лекарств (в том числе от рака и антибиотиков) на синтез шаперонов.
Когда организм сталкивается со стрессом — будь то сильный перегрев, нехватка кислорода или воздействие токсинов,— белки внутри клеток начинают терять свою правильную природную форму. Такие поврежденные белки становятся «липкими» и образуют агрегаты — опасные скопления, которые остаются в клетке и могут привести к ее гибели.
На помощь приходят молекулярные шапероны. Это специальные белки, чья задача — предотвращать агрегацию других поврежденных белков и помогать им вернуть себе правильную форму. Те шапероны, число которых резко возрастает именно при тепловом стрессе (так они были впервые описаны), называют белками теплового шока (БТШ). Именно они помогают клетке пережить различные негативные воздействия, а не только перегрев.
Белки теплового шока — это целая система клеточных «защитников». Ученые делят их на группы в зависимости от размера и механизма функционирования. По своему «весу» (молекулярной массе) они могут быть как относительно крошечными, так и гигантских размеров. Среди них есть конститутивные белки, которые работают в клетке постоянно, поддерживая «повседневный порядок», и преимущественно индуцибельные белки, которые массово синтезируются только в случае угрозы, стресса.
Вопрос также важен для медицины. Вещества, применяемые в фармакологии, нередко имеют побочные эффекты. Поэтому ученые решили проверить способность подобных веществ вызывать состояние клеточного теплового шока. Для этого применили живые биосенсоры, используя для их создания самую обычную бактерию,— кишечную палочку Escherichia coli. В нее добавили гены, нужные для люминесценции (свечения) из наземной бактерии Photorhabdus luminescens, но «связали» их активность с работой защитных систем клетки.
Принцип работы таких биосенсоров прост. В ДНК бактерии встраивают специальную генетическую конструкцию — плазмиду. Вставка содержит лампочку, которая загорается, если срабатывает «выключатель» — промотор определенного защитного гена. Он активируется, когда бактерия сталкивается с токсином или иным стрессом, в частности перегревом.
Модель позволяет быстро и наглядно тестировать различные вещества в двух режимах: если свечение усиливается — мы нашли активатор промотора гена, если затухает или не меняется — то не активатор. В итоге получился живой датчик.
Биофизики наладили четкий алгоритм для такого рода исследований. Сначала бактерии переносят в свежий питательный бульон с селективным антибиотиком и дают им расти в течение двух часов при температуре до 37°C. Затем микробы распределяют по ячейкам 96-луночного планшета. В каждую лунку добавляют исследуемое вещество в разных дозах, а в некоторые — обычную воду в качестве контроля, чтобы сравнить результат. Результаты опубликованы в журнале «Генетика».
В течение следующих двух часов ученые внимательно следят за реакцией клеток. Каждые 30 минут специальный высокочувствительный прибор (ридер) измеряет яркость свечения бактерий. Это позволяет точно узнать, как именно и с какой скоростью микроорганизмы реагируют на химическое воздействие, превращая невидимые молекулярные процессы в понятные числа и графики.
Многочисленные проверенные в работе лекарства, повреждающие ДНК (генотоксиканты), в том числе препараты от онкологических и инфекционных болезней, оказали заметный эффект на белки клетки, заставляя срабатывать биосенсоры. Показано, что 10 из 12 протестированных препаратов вызывают бактериальный тепловой шок. Среди них антибиотики ципрофлоксацин и налидиксовая кислота, цитостатики 5-фторурацил и митомицин С, а также антибактериальное средство диоксин. Исключением стал препарат актиномицин D. Он оказался настолько токсичным, что просто убивал бактерии раньше, чем они успевали засветиться.
Эта экспериментальная модель — своего рода универсальный инструмент. Те же светящиеся бактерии и вещества, которые заставляют белки работать активнее, в будущем могут помочь ученым решить и обратную задачу: найти ингибиторы (блокаторы) их активности.
Создано уже более 100 различных тестов, превращающих обычных микробов в высокочувствительные живые приборы. В основе технологии лежат фундаментальные знания о том, как бактерии общаются и реагируют на внешние угрозы. Самыми популярными стали рекомбинантные биосенсоры на базе кишечной палочки (E. coli).
Клетки-биосенсоры стали незаменимыми в самых разных областях науки: от исследований деталей работы генных сетей внутри клетки до оценки состояния окружающей среды и безопасности новых лекарств. Они позволяют быстро и наглядно определить, насколько опасен тот или иной препарат для живого организма.
«Данные о возникновении теплового шока могут быть использованы при терапии перечисленными фармакологическими веществами. Относительная репрезентативность и простота исследования стала достижимой в результате применения цельноклеточных биосенсоров E. coli pGrpE-lux и E. coli pIbpA-lux. Это генно-инженерные люминесцирующие бактериальные клетки, которые отвечают увеличением свечения при тепловом шоке. При этом уровень люминесценции удобно считывается детектором в режиме реального времени»,— прокомментировал руководитель работы, заведующий лабораторией молекулярной генетики МФТИ Илья Манухов.
Telegram 
Дзен 
VK Пандемия чумы, охватившая Европу в середине XIV века, уничтожила, по меньшей мере, треть населения континента. Помимо прочего, это привело к массовому упадку сельского хозяйства и зарастанию полей. Но, хотя дикая природа вступила в свои права, вместе с численностью населения резко упало и разнообразие растений. Такие парадоксальные результаты показало новое исследование.
Согласно гипотезе о так называемой Еврогондване, в эпоху динозавров Европа, как часть северного суперконтинента Лавразия, еще не полностью отделилась от южного суперконтинента Гондвана и животные могли свободно мигрировать между Европой и Африкой. Однако новый анализ найденных в Венгрии костей первобытного крокодила показал, что его сходство с гондванскими видами обусловлено не близким родством, а схожим образом жизни.
Треть века назад Штаты и Мексика подписали Североамериканское соглашение о свободной торговле. Авторы новой научной работы показали, что это спровоцировало рост войн между бандами и подъем смертности среди молодых мужчин на десятки процентов — но только в тех зонах, которые были интересны картелям. Всего после подписания соглашения в Мексике было убито (оценка с учетом исчезнувших трупов) более 0,85 миллиона человек.
Одна сторона сыплет более дорогими и сложными баллистическими ракетами, другая — относительно дешевыми крылатыми. Но при этом первая на порядок беднее второй. А что у них с технологическим уровнем для наземной войны, и почему, кстати, глава второй избегает даже самого этого слова? Попробуем разобраться в реальных возможностях военных машин сторон потенциально самого опасного конфликта 2026 года.
Запасы лития в России требуют переоценки и могут оказаться в разы выше, чем считалось до 2025 года. Об этом говорится в исследовании «Состояние ресурсной базы критически важных металлов и элементов для развития современных технологий», подготовленном учеными РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.
Российские ученые из МФТИ с коллегами из Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН и Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН разработали инновационный метод для расчета равновесного распределения несмешивающихся жидкостей в пористой среде. Результаты применения этого метода можно использовать в разработках по повышению нефтеотдачи и гидрологии, а также геологического СО2-хранения.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
В ноябре 2025 года при взлете российской ракеты с Байконура к МКС с существенной высоты упала кабина обслуживания 8У216. Поскольку в 2010-х годах из экономии средств у нас отказались от дублирования стартовых площадок, это создало ситуацию временной невозможности пилотируемых полетов. Теперь, всего через три месяца после происшествия, «Роскосмос» смог решить проблему, поставив запасную кабину обслуживания, найденную на складах Минобороны. Весенние пуски к МКС, запланированные ранее, теперь имеют шансы пройти в срок.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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