Ученые узнали больше о беспорядочных связях липидов и белков
Исследователи из МФТИ в составе международного консорциума исследовали поведение составляющих мембраны клеток фосфолипидов. Липидам доступно большое количество разных структур, благодаря чему каждый из них может связываться с широким набором белков. Однако время, которое проводит связывающая белок часть в каждом из состояний, зависит от ее вида. Эти результаты важны для понимания жизнедеятельности клеток.
Работа опубликована в ведущем журнале Американского химического сообщества, Journal of the American Chemical Society. Мембраны клеток в основном состоят из фосфолипидов. Понимание взаимодействий липидов с другими биомолекулами важно в том числе для прикладных биотехнологий, например применения липидных оболочек для доставки мРНК в нужную клетку. В частности, современные мРНК-вакцины от коронавируса представляют собой липидные наночастицы с мРНК внутри.
Взаимодействия клеточных мембран или липидов с белками, активными молекулами лекарств или РНК регулируются в основном гидрофильными головными группами липидов. При этом в составе мембран насчитываются тысячи разных липидов, конформации (относительное расположение атомов) которых до конца не изучены. Также не хватает данных о взаимодействиях липидов с разными белками. В частности, непонятно, в каких конформациях липиды связываются с белками.
Поскольку головы липидов крайне подвижны, наиболее точные данные об их конформации возможно получить при помощи метода ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), который показывает расстояния между разными парами атомов в составе молекулы. При этом информации ЯМР недостаточно, и поэтому часто также используется компьютерное моделирование.
Для поиска наиболее точных параметров молекулярного моделирования липидов был создан открытый международный консорциум NMRlipids, в котором участвуют и ученые из МФТИ. В рамках консорциума ученые вместе проводят моделирование липидов с использованием разных параметров, а потом сравнивают результаты между собой и с результатами экспериментов. Ранее консорциум уже публиковал статьи по отдельным липидам, но разные липиды не сравнивали между собой и не изучали взаимодействие с белками.
«Проект NMRlipids — интересный пример открытой науки, где все результаты в любой момент видны любому желающему, а участие никак не ограничено. В случае успеха мы найдем наилучшие параметры для моделирования липидов, что позволит гораздо лучше изучать клеточные и искусственные мембраны», — рассказывает Иван Гущин, заведующий лабораторией структурного анализа и инжиниринга мембранных систем Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ.
В новой работе авторы исследовали, какие структуры и на какую долю времени принимают разные распространенные в природе липиды (фосфатидилхолин и другие). Исследуемые липиды формировали разные мембраны — заряженные и незаряженные — и взаимодействовали с мембранными белками. Проведенное моделирование, основанное на прямом вычислении координат атомов в каждый момент времени, показало, что ни один из подходов не воспроизводит пространство состояний липидов точно (на рисунке 1 — результаты моделирования).
Однако параметры из Гарварда давали наиболее приближенные к реальным результаты. Из экспериментальных данных известно, что каждый из видов липидов может в разных состояниях связываться с широким набором белков. Однако стало известно, разные липиды имеют разные предпочтительные конформации, в которых их можно чаще наблюдать. Благодаря этому некоторые липиды могут легче связываться с конкретными белками. «Открытая наука, к которой, безусловно, относится проект NMRLipids, позволяет ученым с разным бэкграундом и набором навыков объединиться и всесторонне изучить определенную проблему.
В рамках NMRlipids создается универсальный набор программ, с помощью которого можно анализировать траектории липидов в молекулярной динамике и сравнивать их с различными экспериментальными данными. Этот функционал существенно ускорит разработку новых силовых полей для компьютерного моделирования мембран, что, в свою очередь, позитивно повлияет на точность компьютерных моделей, описывающих, например, перенос лекарств через клеточные мембраны», — дополняет Павел Буслаев, второй соавтор из МФТИ. Помимо сотрудников МФТИ, в исследовании принимали участие ученые из России, Франции, Испании, Великобритании, Мексики, Германии, Чехии, Финляндии, США, Голландии и Португалии.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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