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.
Растения приглушили выработку своей энергии ночью с помощью ионов
Для работы любой клетки необходимы АТФ, молекулы — хранилища энергии. Их создают АТФ-синтазы, особые ферменты, которые есть в том числе в хлоропластах растений. Ученые МФТИ выяснили, как солевой состав окружающего раствора влияет на активность и стабильность этого белка в хлоропластах шпината.
Статья опубликована в журнале Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology.
Живую клетку можно сравнить с заводом или другим предприятием, которое без остановки работает. Синтезирует одни вещества, разрушает другие, отстраивает опорные конструкции и делится, создавая свои копии. Все это требует затрат энергии, и ее необходимо бесперебойно обеспечивать.
Задачу решают специальные ферменты, то есть белки с каталитическими функциями. Аденозинтрифосфатсинтазы (АТФ-синтазы), как легко догадаться по названию, заняты синтезом тех самых «молекул-батареек» АТФ. Это даже не отдельные белковые молекулы, а крупные комплексы из ряда белков — субъединиц. Собственные АТФ-синтазы есть у всех живых клеток. Конструкция этой молекулярной машины может несколько различаться, но принципы работы универсальны.
АТФ-синтаза состоит из двух крупных частей. Одна из них погружена в толщу мембраны и называется Fo, другая находится в растворе внутри клетки и обозначена как F1 («головка»). Основа цитоплазматической части F1, которая растворима в воде, — это гетерогексамер, то есть комплекс из шести разных белковых молекул (по три чередующиеся альфа- и бета-субъединицы). Именно здесь происходит образование новых молекул АТФ. Мембранная часть комплекса Fo между тем работает как ротор, то есть вращающийся компонент механизма. Она состоит из расположенных по кругу одинаковых субъединиц. Fo и F1 соединены между собой двумя стержнями: это гамма-субъединица в центре и b-/b’-субъединицы на краю комплекса.
Как работает это хитроумное устройство? Ионы водорода проходят через мембранную часть АТФ-синтазы по градиенту концентрации. То есть с той стороны мембраны, где их больше, туда, где их меньше. Поток ионов вращает «ротор», который при помощи центрального стержня приводит в движение «головку» АТФ-синтазы. В результате та катализирует синтез АТФ из аденозиндифосфата (АДФ) и остатка фосфорной кислоты.
Примечательно, что АТФ-синтаза может также работать как АТФаза. То есть осуществлять обратный процесс — разрушать АТФ и извлекать из него энергию.
Ученые активно исследуют образование олигомеров АТФ-синтазы. То есть объединение таких молекулярных комплексов в еще более крупные, например димеры. Они описаны у митохондриальной АТФ-синтазы — она даже имеет особые субъединицы для такой сборки. Фермент из бактерий и хлоропластов — органелл растений, ответственных за фотосинтез, — таких лишены. Тем не менее авторы нового исследования ранее показали, что хлоропластная АТФ-синтаза тоже образует димеры, напоминающие по форме букву I. Для этого требуется высокая концентрация хлорида натрия.
На сей раз биофизики из Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ заинтересовались, как состав окружающего раствора сказывается на состоянии АТФ-синтазы и ее функциях. Они экстрагировали фермент из хлоропластов шпината и перенесли на липосомы — пузырьки из липидов, которые служат моделью реальных биологических мембран. Липосомы с АТФ-синтазой помещали в растворы солей — хлорида натрия NaCl, нитрата натрия NaNO3 и сульфата натрия Na2SO4 при разной концентрации.
Чтобы оценить поведение АТФ-синтазы, авторы замеряли скорость ее работы по росту концентрации АТФ. В среднем каждый фермент производил 0,04–0,07 молекулы АТФ за секунду, что примерно соответствует 20 секундам его «работы» для создания одного АТФ. Это намного меньшая скорость, чем была показана в предыдущих исследованиях АТФ-синтаз. Ученые объясняют разницу разрушением ферментов, потерей их активности по иным причинам и расхождениями в протоколах экспериментов.
Перенесенную на липосомы АТФ-синтазу шпината изучали при помощи нано-дифференциальной сканирующей флуориметрии (NanoDSF, nano-differential scanning fluorimetry). Это биофизический метод, позволяющий оценить изменчивость формы белка (в том числе его денатурацию) на основе флуоресценции его собственных аминокислот, а именно триптофана и тирозина. Сильная сторона NanoDSF — не нужно использовать дополнительные флуоресцентные красители.
Оказалось, что ионная сила раствора — мера интенсивности электрического поля, создаваемого всеми ионами в растворе, — при высоких значениях (более одного моль на литр) снижает активность АТФ-синтазы в два раза. При этом неважно, какие именно ионы создают такую ионную силу: эффект не зависел от используемой соли.
Температура плавления АТФ-синтазы — то есть ее денатурация, потеря фиксированной трехмерной формы — в растворах хлоридов натрия и калия с большими значениями ионной силы повысилась. А именно увеличилась с 60,5 градуса Цельсия примерно до 62 градусов.
«Одним из центральных вопросов в изучении белков остаются механизмы, регулирующие их активность. В нашем исследовании мы обнаружили, что ионная сила раствора способна влиять на работу хлоропластной АТФ-синтазы шпината. Мы предполагаем, что это может быть одним из способов, с помощью которого растение „выключает” АТФ-синтазу в ночное время (когда отсутствует свет). Тем не менее для окончательного подтверждения этого механизма требуются дальнейшие исследования», — поделился Степан Осипов, сотрудник лаборатории молекулярной клеточной биологии и оптогенетики МФТИ.
Telegram 
Дзен 
VK Стандартная инструкция для мужчин перед сдачей спермы для ЭКО — воздержание от двух до семи дней. Этому правилу следуют миллионы пар по всему миру. Однако авторы нового исследования пересмотрели многолетние рекомендации. Они выяснили, что более короткий период воздержания может значительно повысить шансы на долгожданную беременность.
Добыча полезных ископаемых из карбонатных коллекторов, составляющих значительную часть мировых запасов, сейчас сталкивается с ключевой проблемой — низкой проницаемостью пород. Это значит, что нефть и газ находятся в изолированных порах и не могут естественным путем поступать к скважине, что делает традиционные методы добычи малоэффективными и очень дорогими. Стандартным решением для этого является кислотная обработка, когда в пласт закачивают реагент, который растворяет породу. Однако сейчас этот процесс остается непредсказуемым из-за отсутствия точных данных о трансформации породы при длительном воздействии кислотного раствора. Ученые из Пермского Политеха и ИПНГ РАН разработали уникальную методику кислотной обработки, которая позволяет более точно оценить изменение проницаемости породы. Разработка уникальна и не имеет аналогов в мире.
Компьютерное моделирование показало, что комета из китайских хроник 5 года до нашей эры могла визуально зависнуть над Иудеей благодаря синхронизации с вращением Земли. Это дает физическое объяснение библейскому описанию остановившейся звезды, хотя отсутствие упоминаний о таком ярком объекте в римских летописях ставит гипотезу под сомнение.
Биологи опровергли представление о примитивности органов чувств у древнейших бесчелюстных, обнаружив у миксин огромный арсенал рецепторов для поиска добычи. Исследователи доказали, что способность различать сложные запахи и аминокислоты появилась у общего предка позвоночных задолго до возникновения челюстей.
После открытия объекта 3I/ATLAS предполагалось, что ядро межзвездной кометы могло иметь гигантские размеры. Но в процессе дальнейших наблюдений выяснилось, что эти оценки были явно завышены. Недавние расчеты показали, что на самом деле 3I/ATLAS по размерам соответствует среднестатистическим или даже самым компактным кометам Солнечной системы.
В 16.18 по московскому времени 28 декабря 2025 года с единственного гражданского космодрома на территории России произошел 17-й по счету космический запуск этого года. Перед ним на космодроме побывал корреспондент нашего издания, и вскоре мы выпустим репортаж о том, чем живет самый холодный космодром в мире.
С 2010-х в «Роскосмосе» говорили: будущая РОС сможет пролетать над полюсом, что даст ей возможности для новых научных экспериментов. Но вскоре после того, как в ноябре 2025 года Россия временно лишилась возможности запускать людей в космос, эта позиция изменилась. В результате запускать космонавтов с космодромов нашей страны станет довольно сложно.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
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