Установлен механизм транспорта протонов внутрь клетки
Биофизики МФТИ совместно с коллегами из России и Европы определили механизм транспорта протонов через клеточную мембрану светочувствительными белками. Полученные результаты найдут применение в развитии оптогенетики, в методике работы с нервными клетками.
Результаты исследования ученых опубликованы в журнале Nature Structural & Molecular Biology. Транспорт протонов крайне важен для жизни клеток: как бактериальных, так и животных, поскольку он играет ключевую роль в энергообмене. Он осуществляется за счет светочувствительных белков родопсинов — они, подобно помпам, прокачивают через мембрану клетки различные ионы.
У микробов есть свой аналог родопсинов — бактериородопсины. Считается, что молекулярные механизмы перемещения протонов через различные типы протонопроводящих молекул имеют общие универсальные черты. Однако эти механизмы все еще мало изучены. В своей работе команда из Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ использовала ксенородопсин из бактерии Bacillus coahuilensis, обнаруженной в Мексике.
«Мы в своей работе изучали ксенородопсины. Это подгруппа микробных родопсинов, которые прокачивают протон внутрь клетки против привычного направления. Их начали изучать недавно, с 2016 года. Наша команда впервые изучила их структуру прямо в процессе их работы при помощи времяразрешенной кристаллографии. Белок возбуждается лазером, а спустя сотни микросекунд облучается рентгеном. Таким образом — при помощи рентгеновской дифракции — нам удалось получить его структуру», — объяснил Федор Цыбров, научный сотрудник Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ.
Авторы смогли определить аминокислоты ксенородопсина BcXeR, которые участвуют в процессе переноса протона. Оказалось, что процесс переноса осуществляется по «протонным проволокам» — цепочкам водородных связей, образованных между молекулами воды. Эти молекулы воды появляются только в процессе работы белка, поэтому ученые увидели их впервые.
По словам авторов, полученные результаты в будущем найдут применение в оптогенетике. Это методика исследования работы нервных клеток, основанная на внедрении в их мембрану специальных каналов — опсинов, реагирующих на возбуждение светом. Если на мозг воздействовать светом с определенной длиной волны, то те нейроны, которые имеют такие каналы, будут активироваться или наоборот: не смогут генерировать потенциалы действия.
«Ксенородопсины — это альтернатива текущему инструменту для возбуждения клеток светом. На основе полученных нами результатов можно создавать новые оптогенетические инструменты. Для этого необходимо найти такие микробные родопсины, которые бы хорошо работали в клетках млекопитающих и были бы безопасны при применении в организме. Нам, к сожалению, пока что удалось добиться функционирования нашего белка только в бактериях. С этой целью анализируются новые метагеномные данные, в которых обнаруживаются ранее не исследованные гены белков. Возможно, какой-то из них окажется пригодным для целей оптогенетики. В том числе при помощи текущего исследования станет понятно, как его можно будет модифицировать и улучшать», — дополнил Федор Цыбров.
В будущем исследователи также планируют точно установить биологическую роль ксенородопсинов в бактериальной клетке — пока что они не могут ответить на вопрос, зачем эти белки нужны бактериям. В исследовании, кроме научных сотрудников МФТИ, также приняли участие специалисты Геттингенского университета, Института биофизики общества Макса Планка( Германия), Института структурной биологии (Франция), Объединенного института ядерных исследований, МГУ имени Ломоносова и ряда других центров.
Telegram 
Дзен 
VK Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
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.
Нуклеосомы — основные «катушки» упаковки ДНК — почти всегда находятся в искаженном состоянии, а не в аккуратной и стабильной форме, как считалось десятилетиями. Именно через такие микроскопические изменения, как выяснили ученые, клетка регулирует работу генов — а значит, управляет развитием, реакцией на внешние раздражители и даже возникновением болезней.
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.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
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