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.
Новый белок позволит лучше разглядеть мозг живой мыши
Ученые улучшили инфракрасный флуоресцентный белок, создав его мутантную версию. Оказалось, что если этот белок связывается с молекулой фикоцианобилина, а не с природным биливердином, его свечение становится в четыре раза ярче. Это важно для наблюдения за процессами в глубине живых тканей, так как инфракрасный свет проходит через них лучше. Исследование объяснило структурные причины этого усиления и открывает путь для создания более эффективных меток для биологической микроскопии.
Флуоресцентные белки — важный инструмент современных биологов. Среди них выделяются те, что светятся в инфракрасном диапазоне, например iRFP713, полученный на основе бактериофитохрома из бактерии Rhodopseudomonas palustris. В новой статье ученых МФТИ и Института цитологии РАН (Санкт-Петербург) описана мутантная форма белка iRFP713/C15S/V254С. Показано, что его флуоресценция станет вчетверо выше, если использовать белок в комплексе с фикоцианобилином вместо биливердина. Результат опубликован в The FEBS Journal.
Начало использования флуоресцентных белков резко увеличило возможности биологов. За «флуоресцентную революцию» в науке о жизни следует поблагодарить зеленый флуоресцентный белок GFP (green fluorescent protein), впервые выделенный из медузы Aequorea victoria. В природе он помогает морскому животному светиться, а в лабораториях по всему миру стал инструментом для визуализации клеточных процессов.
GFP, RFP (red fluorescent protein) и множество их родственников с мутациями помогли резко увеличить разрешающую способность микроскопов, изучать взаимодействия молекул, их транспорт и многое другое. Чтобы отличать флуоресценцию отдельных белковых меток при совместном использовании, необходимо различие в их спектрах флуоресценции. Проще говоря, разные цвета. Фиолетовое свечение соответствует минимальной длине волны в видимой части спектра, за ним идут синее, зеленое, желтое, оранжевое и красное.
Однако белки могут излучать и в ближнем инфракрасном спектре. Такие белки (iRFP) имеют важные преимущества. Их свечение приходится на «окно прозрачности» биологических тканей — излучение, которое не задерживают ни черный пигмент меланин, ни гемоглобин крови. Благодаря этому такие метки можно увидеть и в глубине тканей, например — в мозге живой лабораторной мыши.
Такие инфракрасные биомаркеры получены на основе белка из бактерии Rhodopseudomonas palustris RpBphP2, которая широко распространена и способна «переключать» свой метаболизм, в том числе переходя к фотосинтезу. Он имеет специальный домен, связывающий хромофор, — небольшую флуоресцирующую молекулу. Например, фикоцианобилин или биливердин, соединения из группы тетрапирролов, имеющих четыре кольца. Тетрапирролы могут ковалентно связываться с остатком цистеина белка в положении 15, на его N-концевой части, а также с другим цистеином в положении 254.
Remeeva, A. A. et al., The FEBS Journal
Один из наиболее популярных iRFP — iRFP713 — оказывается более ярким в комплексе с фикоцианобилином, но предпочитает связываться с биливердином. Это может помешать исследованию клеток человека и других млекопитающих, поскольку они содержат собственный биливердин (зеленый пигмент, образующийся в печени, селезенке и костном мозге при распаде гемоглобина).
Поэтому авторы нового исследования использовали мутантную версию белка iRFP713 — iRFP713/C15S/V254C, которая благодаря мутациям C15S (замена цистеина в положении 15 на серин) и V254C (цистеин вместо валина в положении 254) более предпочтительно связывает фикоцианобилин.
Ученые экспрессировали iRFP713/C15S/V254С в клетках линии HEK293T, полученных из эпителия почки человека. Они использовали конфокальную микроскопию, чтобы описать образование комплекса этого белка с фикоцианобилином внутри клеток. Проточная цитофлуориметрия оценила эффективность флуоресценции комплекса: она оказалась в четыре раза выше, чем в случае связывания того же белка с биливердином.
Несмотря на схожую структуру фикоцианобилина и биливердина, их способность к флуоресценции различна. Однако причина этого не до конца ясна.
Поэтому в статье также исследованы структурные основы связывания iRFP с фикоцианобилином. Для этого ученые кристаллизовали комплекс двух молекул и установили его устройство с высоким разрешением с помощью рентгеноструктурного анализа (РСА). Белок iRFP образует комплексы из отдельных белков — олигомеры. Ориентация молекул внутри них может быть противоположной: как параллельной, так и антипараллельной.
Remeeva, A. A. et al., The FEBS Journal
Далее использовали компьютерное моделирование, а именно: методы молекулярной динамики. Они показали, что подвижность белка и хромофора относительно друг друга примерно одинакова при разных способах связывания и мало меняется при замене фикоцианобилина на биливердин.
Оказалось, что плоская молекула биливердина стабилизирована системой ветвистых сопряженных пи-связей и более склонна терять энергию за счет движения, а не флуоресценции. Это определяет больший выход флуоресценции комплекса с фикоцианобилином.
Ученые пришли к выводу, что фикоцианобилин — перспективный хромофор для разработки новых флуоресцентных биомаркеров на основе бактериальных фитохромов.
«Наблюдение за биологическими процессами на молекулярном уровне лежит в основе практически всей современной биологии, поэтому разработка улучшенных инструментов для микроскопии — важнейшая задача. Мы расшифровали структуру флуоресцентного белка iRFP713, светящегося в ближне-инфракрасной области спектра, и изучили его динамику, а коллеги из Санкт-Петербурга показали, что изучавшийся вариант (в комплексе с фикоцианобилином) обладает уникальной яркостью при применении в клетках человека. Благодаря новым данным стало понятнее, почему белок столь эффективен, и появилась возможность для рационального дизайна улучшенных вариантов»,— поделился руководитель работы Иван Гущин, заведующий лабораторией структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ.
Telegram 
Дзен 
VK 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.
Согласно научным данным, на Земле живут 20 квадриллионов муравьев, что составляет примерно 2,5 миллиона муравьев на каждого человека. Ученые давно спорят, почему эти насекомые стали одними из самых многочисленных существ по числу особей. Авторы нового исследования, похоже, нашли ключ к разгадке.
С началом отопительного сезона воздух в помещениях становится критически сухим. Это не просто временный дискомфорт, а серьезный фактор, который незаметно, но постоянно ослабляет наши защитные силы. Страдают также предметы интерьера, растения и домашние животные, а статическое электричество становится постоянным спутником. Вместе с экспертом ПНИПУ разбираемся, как сухой воздух влияет на наш организм и стоит ли с ним бороться.
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.
Экологическое состояние морей, омывающих развитые и развивающиеся страны, — давняя проблема, о которой говорят ученые. Авторы нового исследования выявили в Средиземном море пещеры с рекордным количеством мусора.
Исследователи доказали, что влияние больших сделок на рынок описывается квадратичной зависимостью. Основой для анализа стали данные Токийской биржи.
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.
Позавчера, 27 ноября 2025 года, при запуске космонавтов к МКС на стартовую площадку № 31 упала кабина обслуживания стартового комплекса. Это означает, что новые пуски оттуда до починки невозможны. К сожалению, в 2010-х годах, в рамках «оптимизации» расходов, резервную площадку (с которой летал Юрий Гагарин) упразднили. Поэтому случилось беспрецедентное: в XXI веке страна с пилотируемой космической программой осталась без средств запуска людей на орбиту. Пока ремонт не закончится, проблема сохранится. Чем это может грозить?
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