Физики изобрели «линейку», способную измерять внутримолекулярные расстояния с точностью до размера атома
Измерение расстояний между белками, то есть непосредственно в нанометровом масштабе, обычно производят с помощью специальных микроскопов. Такие приборы позволяют увидеть положение макромолекул друг относительно друга. Группа исследователей из Германии создала «линейку», которая может проникнуть внутрь макромолекул и измерить внутримолекулярные расстояния с высокой точностью. Этот подход будет полезен в медицине.
Белки — очень большие молекулы (макромолекулы), которые состоят из атомов углерода, водорода, азота и кислорода, составляющих множество аминокислот, связанных между собой пептидной связью. Иногда структура белка нарушается, происходит изменение их формы, что может повлиять на работу этих макромолекул. Некоторые структурные изменения белков могут спровоцировать развитие целого ряда заболеваний, например изменение структуры тау-белка, отвечающего за правильную работу нейронов, провоцирует болезнь Альцгеймера.
Чтобы предвидеть надвигающиеся структурные изменения белков и понять процессы, ответственные за эти изменения, важно определить точное расстояние между атомами (и кластерами атомов) внутри этих макромолекул.
Команда немецких физиков под руководством Штеффена Сахла (Steffen Sahl) из Института многопрофильных наук Макса Планка создала внутримолекулярную «линейку» MINFLUX, способную измерять расстояние внутри белков в диапазоне от 0,1 нанометра (ангстрем) до 10 нанометров в зависимости от структуры белка. Об этом ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Science.
Для создания внутримолекулярной «линейки» Сахл и его коллеги использовали флуоресценцию, то есть процесс, позволяющий молекулам светиться при поглощении кванта света. Физики прикрепили две небольшие флуоресцентные молекулы (помеченные фотоактивируемыми красителями) к двум разным местам макромалекулы, а затем осветили их лазерным лучом. По свету, который испускали светящиеся молекулы, исследователи смогли измерить расстояние между ними.
С помощью этого метода измерили внутримолекулярное расстояние для нескольких белков. Самое маленькое составило всего 0,1 нанометра — размер одного атома. Флуоресцентная «линейка» также давала результаты до 10 нанометров, что означает более широкий диапазон измерений, чем при использовании многих традиционных оптических методов.
В одном из примеров исследователи рассмотрели две разные структуры одного и того же белка и обнаружили, что могут различать их: эти структуры находились на разном расстоянии друг от друга — одного нанометра и четырех соответственно. В другом эксперименте ученые измерили внутримолекулярное расстояние в раковой клетке.
По словам авторов исследования, добиться такой точности удалось благодаря использованию ряда последних технологических достижений — более совершенных микроскопов и флуоресцентных молекул. Они не мерцают и не дают лишнего свечения, которое можно спутать с каким-то другим эффектом.
В будущем немецкие физики собираются усовершенствовать свой метод и попытаются выяснить, для каких именно макромолекул флуоресцентная «линейка» окажется наиболее полезной.
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.
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.
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.
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
Последние комментарии