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 Среди ныне живущих морских обитателей осталось всего несколько так называемых «живых» ископаемых вроде латимерии или мечехвоста. Остальных мы знаем по уцелевшим остаткам. Новый вид древней рыбы обнаружили палеонтологи в девонском песчанике Канадской Арктики. Судя по найденным зубам и челюстям, рыба была в разы меньше своих родственников, а значит, могла жить в реках, что необычно для этих существ.
Наблюдая ранние этапы рождения землеподобных миров, астрономы приблизились к решению «метрового барьера» — проблемы роста пылевых зерен до размеров, необходимых для формирования планет.
Расчеты показывают, что значительная часть обычной материи содержится не в звездах и планетах, а в межгалактическом пространстве. Это крайне разреженное вещество невозможно наблюдать напрямую, но ученые нашли подходящий «инструмент» — быстрые радиовсплески. В новом масштабном исследовании астрономы изучили более полусотни таких событий и выявили «потерянную» материю Вселенной.
Изучив поведение 69 видов птиц в разных областях Западных Гат (Индия), международная исследовательская группа наконец объяснила, почему территориальные и всеядные птицы чаще других поют по утрам.
Среди ныне живущих морских обитателей осталось всего несколько так называемых «живых» ископаемых вроде латимерии или мечехвоста. Остальных мы знаем по уцелевшим остаткам. Новый вид древней рыбы обнаружили палеонтологи в девонском песчанике Канадской Арктики. Судя по найденным зубам и челюстям, рыба была в разы меньше своих родственников, а значит, могла жить в реках, что необычно для этих существ.
Наблюдая ранние этапы рождения землеподобных миров, астрономы приблизились к решению «метрового барьера» — проблемы роста пылевых зерен до размеров, необходимых для формирования планет.
Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.
Недавно вышел второй сезон сериала «Одни из нас» (TheLastofUs), созданного по сюжету популярнейшей видеоигры. Ученые Пермского Политеха решили разобраться, насколько реален сценарий грибной пандемии, превращающей людей зомби? Чем живет кордицепс и как он «ищет» своих жертв, действительно ли паразит способен эволюционировать настолько, чтобы поражать человеческий организм и подчинять себе его волю, был бы у людей шанс выжить, какие грибы уже поселились в наших телах и выручит ли нас иммунитет, сформированный тысячелетиями.
Казахстанский Алматы — город контрастов, где горы соседствуют с урбанистическими пейзажами, а бизнес-центры — с историческими кварталами. Неизменным остается одно — пробки. Ежедневно сюда приезжает более 700 тысяч автомобилей из пригородов, при этом в самом мегаполисе зарегистрировано порядка 600 тысяч транспортных средств. В результате по улицам ежедневно движется более миллиона транспортных средств.
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