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 научились следить за митохондриями
Коллаборация физиков, химиков и биологов научила наночастицы «видеть» митохондрии, энергетические фабрики клетки, с помощью гигантского комбинационного рассеяния. Воспроизводимый и чувствительный подход поможет в разработке сенсоров для диагностики заболеваний на ранних стадиях.
Работа опубликована в журнале Free Radical Biology and Medicine. Сбои в работе митохондрий могут стать причиной большого количества патологий. Например, нарушений работы нервной и сердечно-сосудистой систем, метаболических и онкологических заболеваний. На это тему проведено очень много исследований. Но до сих пор не было точного метода, позволяющего «отсканировать» работу интактных митохондрий, не существовало способа понять, правильно ли идет перенос электронов и как состояние отдельных переносчиков электронов связано с производством клеточной энергии и запуском патологий.
С помощью спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР, или SERS — surface-enhanced Raman spectroscopy — это явление рассеяния света на молекулах вещества, при котором возникают новые световые волны с частотами, которые связаны с молекулярным строением вещества; используется для анализа химического состава и структуры материалов) можно получать информацию о структуре отдельных молекул, нанесенных на подложку из наночастиц. Но для использования этого метода в биомедицинской диагностике важно научиться получать интенсивный сигнал от молекул или групп молекул, находящихся внутри интактных органелл или клеток. Митохондрии — сравнительно большие объекты для этого способа исследования, около 1–2 мкм в диаметре. Глубоко к ним внутрь заглянуть не удавалось. К тому же для медицинской диагностики очень важно получать воспроизводимые от эксперимента к эксперименту спектры ГКР, чего раньше тоже не демонстрировали.
Цитохром С — белок, который переносит электроны между комплексами дыхательной цепи митохондрий, необходимой для синтеза АТФ (внутриклеточной энергии), — популярный объект исследования. Если научиться «следить» за цитохромом С внутри митохондрий, можно будет диагностировать правильность работы всей дыхательной цепи.
Группа исследователей под руководством Надежды Браже из МГУ совместно с коллегами из МФТИ разработала новый подход на основе метода ГКР для изучения цитохрома С в митохондриях. Ученые заметили, что при определенной конфигурации подложки из серебряных наночастиц от цитохрома С, находящегося внутри митохондрий, можно получить высокоинтенсивный сигнал ГКР. Так они смогли увидеть белок-переносчик электронов внутри митохондрий.
Сергей Новиков, старший научный сотрудник лаборатории контролируемых оптических наноструктур МФТИ, рассказывает: «Гигантское комбинационное рассеяние имеет максимальный сигнал, когда наночастицы контактируют с молекулами. Чем дальше находится молекула от частицы, тем сигнал слабее. Интересующий нас белок цитохром С находится в межмембранном пространстве митохондрий, на расстоянии 7–12 нанометров от внешней мембраны. На обычной плоской серебряной подложке мы можем видеть ГКР-сигнал, в основном от компонентов внешней митохондриальной мембраны.
В случае специфической конфигурации серебрянной наноструктурированной поверхности, разработанной коллегами с ФНМ МГУ и предложенной в нашей работе, мы смогли увидеть, что происходит с цитохромом С в межмембранном пространстве митохондрий. За счет высокой чувствительности метода мы видим изменения, которые произошли только в небольшом количестве белков цитохрома С. Эти изменения связаны с зарождающейся патологией. То есть, когда клетка в целом еще здоровая, мы можем отследить зарождение патологии на ранней стадии по изменениям в этих белках».
Ученые постепенно усложняли исследуемый объект от модельных до реальных митохондрий. Анализировался сигнал SERS от этих объектов, нанесенных на подложку c наночастицами серебра. С помощью сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии и теоретического моделирования физикам удалось построить распределение электрических полей для подложки с исследуемым объектом и объяснить, почему усиливается сигнал именно от цитохрома С: в полученной конфигурации подложки и объекта белок оказывается в «зоне видимости» SERS.
«Нужно было проверить, что митохондрии не изменяют свое состояние, когда контактируют с серебряными структурами, что серебряные структуры не изменяют своих свойств, что получаемый сигнал ГКР обладает высокой воспроизводимостью. Надо было на разных системах доказать, что спектр ГКР, регистрируемый от митохондрий, связан с определенными колебаниями атомов именно в цитохроме С, а не в других белках митохондрий, и показать, что наблюдаемые спектры отражают работу дыхательной цепи. У нас это все получилось», — комментирует Надежда Браже, ведущий научный сотрудник лаборатории общей биофизики МГУ. В результате ученые получили метод наблюдения за белками внутри клеток, который может стать основой для создания сенсоров для диагностики заболеваний на ранних стадиях.
Telegram 
Дзен 
VK В Мурманской области не добывают золото: его месторождений здесь пока не нашли. Впрочем, сообщения о находках этого металла датируются еще XVIII веком. Геологам также известны в Кольском регионе рудопроявления золота — минеральные тела, содержащее драгоценный металл в ассоциации с другими минералами, характерными для промышленных руд, но в таком количестве, что при нынешнем развитии экономики и технологий добывать его нерентабельно. Чтобы обнаружить в Кольском Заполярье месторождения золота, необходимы новые исследования. Ученые Геологического института Кольского научного центра провели их и узнали о природе местных рудопроявлений.
С помощью космического рентгеновского телескопа NASA «Чандра» астрономы обнаружили в скоплении галактик Zwicky 8338 (Z8338) две пары огромных горячих газовых «хвостов», которые пересекаются между собой. Это редкое и уникальное явление создает «хаотический ландшафт» в скоплении, расположенном на расстоянии приблизительно 670 миллионов световых лет от Земли.
Около 40 процентов территории России, в том числе регионы Арктической зоны (Мурманская область, Ненецкий и Чукотский автономные округа, ЯНАО), подвержены сезонному промерзанию. Оно приводит к увеличению объема грунтов и ухудшает работу подпорных стен, которые предназначены для предотвращения перемещения грунта и удержания его от обрушения на перепадах высот. Это может стать причиной деформации и возможного обвала инженерных сооружений и зданий. Ученые Пермского Политеха нашли способ решить проблему разрушения стен из-за увеличения грунта от промерзания.
Международная исследовательская группа смогла прорастить семя древнего дерева из рода коммифора (Commiphora), найденного в пещере Иудейской пустыни в 1980-х годах. Ученые предположили, что это растение упоминается в библейских текстах. История семени, пролежавшего в земле почти тысячу лет, не только впечатляет, но и открывает новые возможности для изучения древней флоры засушливого региона.
Натуральные, или счетные, числа обозначают количество чего-либо или порядковый номер предмета относительно других. Ноль, не относящийся к натуральным числам, кодирует пустоту, отсутствие каких бы то ни было предметов. Однако человеческий мозг реагирует на него как на очень маленькое число, обнаружили ученые из Германии.
Уголь – один из главных источников производимой электроэнергии во всем мире. В то время как запасов природного газа и нефти хватит на 40–60 лет, а уранового топлива – на 80–90, угля достаточно на тысячи лет. Но есть одна проблема: его использование наносит серьезный вред экологии. Это и выброс парниковых газов (CO2, СН4), а также SOx, NOx и твердых частиц при его сжигании, и загрязнение почвы и подземных вод в зоне складирования отходов. Однако белорусские ученые считают, что за этим видом топлива будущее, и знают, как сделать использование угля безопасным для природы.
Марс не всегда был холодным и сухим, как сейчас. Все больше фактов говорит о том, что миллиарды лет назад там текли водные потоки. А значит, была плотная атмосфера, создающая парниковый эффект и поддерживающая воду в жидком состоянии. Примерно 3,5 миллиарда лет назад вода исчезла, газовая оболочка существенно поредела. Почему? Ответ буквально лежит на поверхности, выяснили американские геологи.
Французские исследователи проанализировали тысячи спутниковых снимков поверхности Антарктиды и выяснили, что почти весь континент покрывают продольные дюны — такой рельеф часто встречается на спутнике Сатурна Титане. Ученые также узнали, какие ветры формируют антарктические дюны, и нашли противоречие, раскрывающее детали климата на континенте.
Инженеры из Белоруссии разработали альтернативный маршрут для более быстрой, безопасной и доступной перевозки грузов по сравнению с использованием Северного морского пути (СМП). Проект предусматривает организацию высокоскоростных грузопассажирских перевозок, в том числе транзитных, что станет альтернативой другим видам транспорта, в первую очередь авиации, за счет высокой скорости передвижения и уровня комфорта.
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
Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно