Российские космонавты приступили к сборке идеальных кристаллов белка на МКС
Группа российских и международных исследователей представила новаторскую технологию выращивания кристаллов белков в условиях микрогравитации, впервые применив для этой цели магнитный биопринтер. Изначально прибор «Орган.Авт», расположенный на МКС, предназначен для печати треехмерных тканей из живых клеток, но ученые смогли адаптировать его под новую задачу и получить высокоупорядоченные кристаллы. Их качество позволяет определить положение каждого атома в трехмерной макромолекуле белка, тем самым приблизившись к пониманию его свойств. Новый метод сочетает преимущества микрогравитации — она препятствует процессам осаждения и конвекции, с возможностью точно контролировать условия формирования кристаллов и непосредственно наблюдать за их ростом.
Работа, опубликованная в журнале Microgravity (Springer Nature), знаменует собой скачок вперед в кристаллографии.
Даже учитывая успехи в области прогнозирования третичной структуры белка, отмеченные Нобелевской премии в прошлом году, получение прямых экспериментальных данных, для которого необходимы высококачественные кристаллы белка, остается чрезвычайно важным. Когда рентгеновские лучи проходят сквозь такие кристаллы, они отражаются от отдельных атомов, создавая уникальные узоры — карты дифракции. Именно благодаря этим картам ученые получают точную информацию о взаимном расположении всех атомов в структуре белка. Кристаллы более высокого качества дают более четкие и точные дифракционные изображения, предоставляя исследователям более подробную информацию.
В погоне за совершенством кристаллов исследователи вышли за пределы земного притяжения — в условиях микрогравитации росту кристаллов не мешают конвекционные потоки, а сами кристаллы в ходе роста не оседают на дно кюветы. Эти эксперименты начались еще на станции «Мир», но и на сегодняшний день поиск надежных методов кристаллизации белков в космосе, позволяющих точно контролировать все этапы процесса, продолжается.
Новый подход, предложенный коллективом специалистов из МФТИ с коллегами заключался в использовании уже расположенного на МКС прибора — магнитного биопринтера «Орган.Авт». Его основная задача — формирование органов и тканей из живых клеток. Отсутствие гравитации позволяет перемещать частицы с помощью магнитного поля, «подталкивая» их парамагнитными молекулами солей гадолиния. Прибор имеет шесть гнезд под кюветы, что позволяет проводить несколько экспериментов одновременно, оборудован камерами, фиксирующими процессы сборки тканей, способен поддерживать заданную температуру — эти характеристики и привлекли внимание ученых.
Уменьшив кюветы с помощью поршней-ограничителей под объем, удобный для экспериментов по кристаллизации, исследователи поместили в них белок и осадитель для него, разделив их пробкой из агарозы, предотвращающей их смешивание до прибытия на орбиту. «Первопроходцем» был выбран лизоцим из куриных яиц — хорошо изученный белок, формирующий крупные кристаллы. Старый знакомый не подвел, и на Землю вернулись кристаллы, размером до одного миллиметра, хорошо различимые даже невооруженным глазом.
К великому огорчению экспериментаторов, на самых крупных кристаллах были обнаружены трещины, скорее всего, возникшие при спуске образцов вследствие перепадов температуры. Однако экземпляры поменьше оказались неповрежденными, их характеристики вполне сравнимы с лучшими земными образцами. По некоторым характеристикам, например, мозаичности (показывает, насколько отдельные микроблоки кристалла смещены друг относительно друга), космический образец оказался лучше, несмотря на свой непростой «жизненный путь». Кроме того, ученые отметили положительный эффект от присутствия солей гадолиния: хотя магнитное поле не влияло на процесс кристаллизации напрямую, молекулы белка включали эти ионы в свою кристаллическую решетку, стабилизируя ее структуру. Также Gd3+ хорошо заметен на дифракционной картине, что облегчает создание высококачественных карт электронной плотности при определении структуры белка.
«Используя уникальную среду космоса, мы можем раскрывать подробные структуры белков, что дает нам ценную информацию, которая может помочь в разработке новых методов лечения и приложений. — говорит Кристофер Маккарти, научный сотрудник Центра молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ. — Эти космические исследования расширяют наши знания о кристаллизации белков и открывают захватывающие возможности для разработки лекарств и биотехнологических инноваций».
Полученные результаты подтверждают потенциал биопринтера «Organ.Aut» как альтернативного метода получения высококачественных кристаллов белка с минимальными дефектами.
В работе принимали участие ученые из Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ, МИСиС, Лаборатории биотехнологических исследований «3D Bioprinting Solutions», Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина-Овчинникова, Сколтеха, Сибирского государственного медицинского университета (Томск), и ОИЯИ.
Telegram 
Дзен 
VK Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Большой взрыв мог быть не началом Вселенной, а моментом рождения самой гравитации в привычном нам виде. Новая модель предлагает иную, квантовую форму гравитации, которая могла запустить инфляцию и избавить космологию от проблемы сингулярности, где законы физики перестают работать.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Ученые, похоже, приблизились к разгадке происхождения пшеницы мягкой — той самой, из которой делают большую часть хлеба и другие мучные изделия. Согласно авторам нового исследования, она, предположительно, появилась 8000 лет назад на территории современной Грузии и Армении.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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