• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
28.11.2022
ФизТех
2
1 088

В МФТИ пролили свет на перенос ионов живыми клетками

4.6

Изучение возможности передачи сигналов внутри живых организмов с помощью ионов очень перспективно для развития новых направлений биологии и медицины. На этой возможности построена целая наука оптогенетика, которая исследует работу нейронов и других клеток с помощью внедрения микробных родопсинов — белков, которые под действием света могут активно или пассивно переносить ионы через мембрану. Ученые из МФТИ изучили структуру SyHR — первого известного микробного родопсина, способного прокачивать дивалентные ионы, благодаря чему стал понятен молекулярный механизм процесса.

В МФТИ пролили свет на перенос ионов живыми клетками / ©Getty images

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Перенос ионов является ключевым процессом в живых клетках. Наши клетки поддерживают свою жизнедеятельность путем поглощения в себя полезных веществ и выделения наружу бесполезных или токсичных. Среди полезных веществ есть ионы, они важны и для жизни клетки, и для ее энергетики, а для некоторых клеток, в том числе нейронов, они способствуют передаче сигнала через мембрану.

«Родопсин SyHR оказался очень интересен для науки с фундаментальной точки зрения, но не менее важно и его возможное практическое применение. Генетически модифицируя клетки, мы можем добавлять в них родопсины, и затем управлять процессами в них при помощи света. В нашей статье описан родопсин, который способен переносить анионы — отрицательно заряженные ионы.

Модель молекул SyHR (справа) в липидном бислое / ©Nature Communications

Управление клеткой с помощью света может приблизить нас к лечению ряда болезней, которые связаны с нарушением передачи нервных сигналов и могут вызвать потерю зрения или слуха. Помимо этого, люди мечтают о прямом интерфейсе между компьютером и мозгом человека, что возможно осуществить с помощью микробных родопсинов. Обеспечив процесс передачи сигнала от светодиода в нейрон, живую клетку, мы в будущем сможем создать связь с необходимым гаджетом или восстановить нейронные связи в мозге», — рассказал об исследовании один из соавторов — Иван Гущин, руководитель лаборатории структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ.

Микробные родопсины выполняют разнообразные функции, такие как активный и пассивный транспорт ионов, передача сигнала и другие. При поглощении света в родопсине запускается процесс изменений в структуре и спектре поглощения, известный как фотоцикл. Во время фотоцикла родопсин проходит несколько метастабильных промежуточных состояний. Переходы между этими состояниями приводят к структурным перестройкам белка и тем самым определяют его функцию.

Структурное исследование SyHR помогает понять, что заставляет родопсины перекачивать двухвалентные ионы. Ученые представили кристаллическую структуру SyHR в основном состоянии, структуру его сульфат-связанной формы, а также двух промежуточных состояний фотоцикла. Эти данные раскрывают молекулярные основы уникальных свойств белка, в частности исключительно сильного связывания ионов хлора, и проливают свет на механизм высвобождения и поглощения анионов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 10:33
Сергей Васильев

Эксперименты показали, что инъекции кисспептина могут возвращать сексуальный интерес и тягу к противоположному полу. Метод успешно работает и на мужчинах, и на женщинах, хотя нуждается в дополнительных испытаниях.

Вчера, 07:07
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

4 февраля
Анна Новиковская

Хорошо известно, что восприятие времени меняется с возрастом, и теперь венгерские исследователи смогли разобраться, почему это происходит.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

31 января
ФизТех

Ученым из МФТИ и ОИВТ РАН удалось построить теоретическую модель для описания процесса роста оксидной пленки на поверхности стали в контакте с тяжелым жидкометаллическим расплавом свинец-висмут — теплоносителем, который может использоваться в реакторах нового поколения на быстрых нейтронах. Оксидная пленка — результат коррозии, но ее образование защищает от очень быстрой (жидкометаллической и межкристаллитной) коррозии. Понимание процесса коррозии стали в контакте с теплоносителем необходимо для обоснования безопасности эксплуатации подобных реакторов.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

-
1
+
Микробные родопсины, способные переносить ионы через клеточную мембрану - это хорошо.. оптогенетика - тоже хорошо.. но неплохо бы покопать в каком-то другом направлении. Потому что нейроны используют другие принципы при переносе электрических импульсов.. и до сих пор свет для этого им был не нужен. .. возможно, нейроны способны создавать перепад температур внутри себя.. допустим, тело нейрона на несколько сотых градуса холодней прокачиваемой крови.. за счёт разницы температур происходит накопление заряда.. .. или каким-то образом накапливают заряд статического характера, используя для этого структурные особенности внутренностей нейрона, сочетая их с железом, содержащимся в крови.. .. или вот.. кровь циркулирует, движется.. возможно, с некоторым продольным вращением.. и при движении крови происходит трение с одним из элементов структуры нейрона.. при трении крови аккумулируется заряд, необходимый нейрону в данный момент.. чем меньше и короче требуется в данный момент импульс - тем быстрей нейрон завершит цикл накопления заряда с помощью трения движущейся крови.. соответственно, чем сильней необходим импульс, тем дольше длится цикл накопления заряда.. .. думается, кровь доставляется к каждому нейрону.. её участие в принципах действия этих клеток мозга должно учитываться..
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: