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.
Физики сняли молекулярный фильм о каталитической реакции на атомном уровне
Группе исследователей из Южной Кореи впервые удалось проследить и задокументировать катализ одного из важнейших в организме человека фермента. Ученые получили структурные данные на каждом этапе реакции и реконструировали их, «кадр за кадром», в хронологическом порядке. Так получился молекулярный замедленный фильм, раскрывающий детали сложного многоступенчатого химического процесса.
Физики применили новую технологию, чтобы глубже изучить роль молекул воды в ферментативном катализе карбоангидразы. Это в основном цинксодержащий металлофермент, повсеместно встречающийся у человека, животных и фотосинтезирующих организмов, а также у некоторых нефотосинтезирующих бактерий. Класс карбоангидраз регулирует, в частности, уровень углекислого газа (CO2) в организме и считается одним из самых каталитически эффективных известных ферментов.
Рассматривая динамические свойства ферментов, ученые не раз отмечали, что те неразрывно связаны с конформационными изменениями (изменениями формы макромолекулы, часто вызванными факторами окружающей среды) и движением молекул воды внутри и вокруг активного центра фермента.
В своем исследовании ученые из Ульсанского национального института науки и технологий (Южная Корея) взяли воду за неотъемлемый и активный компонент центра, поскольку ее молекулы — важные участники общей стабильности, структуры и динамики ферментов. Кроме того, молекулы воды играют существенную роль в их катализе и молекулярном распознавании.
До сих пор было крайне мало известно о том, как структура и динамика воды напрямую связаны с такими ферментативными механизмами, как связывание субстрата, стабилизация переходного состояния и высвобождение продукта. Ни одна ферментативная реакция из-за слишком быстрого темпа промежуточных этапов не была охарактеризована достаточно подробно. Углекислый газ (CO2) преобразуется с помощью белкового катализатора — карбоангидразы — в ионы бикарбоната (HCO3), растворяемые в крови, со скоростью более одного миллиона раз в секунду.
Авторы исследования кинетически захватили каталитические промежуточные продукты, от связывания CO2 до высвобождения бикарбоната, на временных отрезках короче одной наносекунды. Они объединили технику ультрафиолетового фотолиза, то есть процесса разрушения молекул под действием ультрафиолетового излучения, и рентгеноструктурный анализ кристаллов при различных температурах. Сначала фермент охлаждали до -183 градусов Цельсия, затем вводили светочувствительный субстрат (3NPA), который поставлял углекислый газ в активный центр фермента при воздействии ультрафиолета. Потом температуру постепенно увеличивали до -73 градусов Цельсия, фиксируя структурные изменения на каждом этапе.
Реконструкция полученных изменений и составила первый молекулярный фильм, в котором наглядно показано, как перегруппировка и замена молекул воды в активном центре фермента напрямую определяет скорость высвобождения продукта, в частности, бикарбоната. Авторы статьи отмечают, что столь глубокое исследование сложного взаимодействия между ферментами и водой обещает не только обогатить понимание молекулярной эволюции, но и дать толчок развитию инновационного дизайна лекарств и инженерии биокатализаторов.
Научная работа опубликована в журнале Nature Communications.
Telegram 
Дзен 
VK Чемоданы оказались настоящими рассадниками микробов. Как выяснилось, на отдельных частях дорожных сумок может обитать в 58 раз больше бактерий, чем на сиденьях унитазов в общественном туалете.
В условиях отсутствия связи (шахты, горы, тайга) критически важна надежная передача данных. Ученые Пермского Политеха разработали цифровую радиостанцию, устойчивую к помехам и физическим препятствиям, включая бетонные стены. Устройство передает данные в двух сетях MANET одновременно, обеспечивая скорость до 300 кбит/с (низкоскоростной канал) и 54 Мбит/с (высокоскоростной). Рация работает как ретранслятор и узел сети, что делает ее незаменимой для спасателей, промышленности и туристов. Ключевые преимущества разработки: помехоустойчивость, дальность связи до 30 километров и работа при -25°C до +55 градусов Цельсия.
По мнению ученых, наблюдаемые в атмосфере спутника Сатурна Титана сложные органические молекулы могут соединяться в подобия внутриклеточных органелл — везикул. Более того, в дальнейшем эти структуры способны становиться еще более сложными и образовывать не что иное, как протоклетки.
Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.
Международная команда ученых оценила связь между длительностью физической активности, ее интенсивностью, риском смерти от всех причин и вероятностью развития сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.
В Институте искусственного интеллекта и цифровых наук ФКН НИУ ВШЭ предложили новый подход, основанный на современных методах машинного обучения, для определения генетического происхождения человека. Графовые нейросети позволяют с высокой точностью различать даже очень близкие популяции.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
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
Последние комментарии