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.
Ученые узнали принцип работы бактериального ионного насоса
В основе энергетики любой живой клетки лежат процессы, происходящие на мембранах, в частности, направленный перенос (или транспорт) ионов и молекул. Известно огромное число ионных каналов, насосов (помп) и переносчиков, работающих в тех или иных организмах, но подробно изучена работа лишь некоторых из них. Новая работа ученых МФТИ и зарубежных коллег пролила свет на функционирование активируемых светом ионных насосов на примере протеородопсина из морской бактерии.
Публикация вышла в Science Advances. Живые клетки регулируют свою жизнедеятельность за счет множества мембранных белков. Они обеспечивают нужную концентрацию ионов и других соединений внутри клетки и в ее отдельных «отсеках». Ионный транспорт представлен как пассивными процессами при участии каналов и переносчиков («выпускают» ионы туда, где их меньше), так и активными — их обеспечивают ионные насосы. Создаваемые ими ионные дисбалансы нужны для эффективного синтеза АТФ — основной энергосодержащей молекулы живых клеток.
Среди ионных насосов выделяются протеородопсины (PRs, proteorhodopsins). Это важная группа белков морских бактерий, которые используют энергию света для переноса через мембрану протонов (ионов водорода). По названию видно, что протеородопсины — это родственники родопсина, зрительного пигмента глаза, который помогает нам видеть. Родственных белков на самом деле множество — они обнаружены у самых разных организмов от животных до водорослей и даже вирусов.
Однако протеородопсины заметно отличаются от хорошо изученных белков у представителей других доменов жизни — эукариот и архей. Разнообразные белки этой группы реагируют на свет определенной длины волны, поскольку связаны с ретиналем (производное витамина A). Эта небольшая молекула поглощает энергию и изомеризуется, то есть переходит из одной формы в другую и обратно. Можно сказать, что ретиналь работает как активатор белка.
Различные группы бактерий, археи и водоросли-динофлагелляты встроили протеородопсины в свой метаболизм — возможно, чтобы использовать энергию света. Все эти фототрофные микробы служат основой пищевой цепи океана и кормят других его жителей.
Несмотря на важность для морских экосистем и двадцатилетние усилия ученых, механизмы транспорта ионов водорода с помощью протеородопсинов оставались не вполне ясны. Не хватало полученных с высоким разрешением структур таких белков, соответствующих различным функциональным состояниям. Да и в исходном виде структуры протеородопсинов имели недостаточное разрешение — например, в моделях отсутствовали координаты некоторых молекул воды. Предстояло узнать, как такие молекулы меняются в ходе фотоцикла — обратимых перестроек структуры, происходящих в несколько стадий.
Пробел восполнила новая статья международного коллектива исследователей. Объектом изучения стал протеородопсин MAR, ген которого выделили из морской актинобактерии Actinomarina minuta. Ученые построили эволюционное древо протеородопсинов, включая MAR, и установили его родственные связи. Оказалось, что это типичный представитель обширного семейства микробных родопсинов.
При этом MAR — очень небольшой белок, состоящий всего из 220 аминокислотных остатков. Поэтому его сочли подходящей минималистической моделью ионной помпы. MAR имеет семь проходящих через мембрану спиралей (от A до G). Их соединяют короткие петли снаружи и внутри клетки, а молекула ретиналя пришита к спирали G.
Ученые охарактеризовали стадии фотоцикла протеородопсина MAR, а также изменения его структуры в зависимости от реакции среды.
«Нам удалось расшифровать структуру насоса MAR в невероятных подробностях, в том числе очень хорошо рассмотреть положения атомов в канале переноса протона. Более того, мы смогли получить структуры разных переходных состояний, благодаря чему установили, что в процессе транспорта ионов активный сайт белка попеременно доступен то из цитоплазмы, то из внеклеточного пространства, что объясняет действие белка. Вероятно, подобный механизм реализован и в других активируемых светом ионных насосах, хотя и не так наглядно», — прокомментировал Иван Гущин, руководитель лаборатории структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ.
Telegram 
Дзен 
VK В июне 2025 года ВК покинули 1,2 миллиона авторов контента. Это резкое ускорение их бегства в сравнении с предшествующими месяцами. Одновременно число авторов на других платформах растет, в результате по этому показателю соцсеть обогнал не только Telegram, но и запрещенный Instagram*. Причиной происходящего многие наблюдатели посчитали совокупность решений менеджмента компании за последние годы.
Подобрать тип физической активности, который лучше всего подходит человеку, можно исходя из особенностей его характера. Психологи из Великобритании определили, что люди с разными чертами личности получают больше удовольствия от разных видов спорта.
Опасность для четвероногих друзей человека возрастает буквально с каждым градусом выше +25 °C, показал анализ данных ветеринарных клиник, который провели австралийские специалисты.
Принято считать, что люди с развитыми когнитивными способностями отличаются высокими моральными принципами. Ученые из Великобритании решили проверить этот тезис научными методами и пришли к противоположному выводу.
В июне 2025 года ВК покинули 1,2 миллиона авторов контента. Это резкое ускорение их бегства в сравнении с предшествующими месяцами. Одновременно число авторов на других платформах растет, в результате по этому показателю соцсеть обогнал не только Telegram, но и запрещенный Instagram*. Причиной происходящего многие наблюдатели посчитали совокупность решений менеджмента компании за последние годы.
Подобрать тип физической активности, который лучше всего подходит человеку, можно исходя из особенностей его характера. Психологи из Великобритании определили, что люди с разными чертами личности получают больше удовольствия от разных видов спорта.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
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