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 Ученые из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.
Ученые из коллаборации LIGO, VIRGO и KAGRA впервые зафиксировали гравитационно-волновые события, указывающие на существование черных дыр второго поколения — «потомков» предыдущих слияний. Открытие позволит понять, как именно во Вселенной рождаются сверхмассивные черные дыры.
Эксперимент, устроенный в морском аквариуме в Лос-Анджелесе, продемонстрировал, что акулы и скаты, принадлежащие к пластиножаберным рыбам, могут обладать более высоким уровнем интеллекта. Значит, им необходима обогащенная среда обитания при содержании в неволе.
Ученые из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.
Исследователи объяснили, как цивилизация майя добивалась высокой точности в предсказании солнечных затмений на протяжении столетий. Для коррекции накапливающихся астрономических неточностей они использовали сложную систему пересекающихся календарных таблиц.
В последние годы содержание кошек дома без возможности свободного выгула все чаще преподносят как идеальную модель, которая ограждает дикую фауну от нападений и обеспечивает благополучие самих питомцев. Подобные утверждения в разных частях мира звучат от некоторых защитников природы и представителей властей. Однако группа ветеринаров из Австралии и Дании недавно раскритиковала такой подход. Ученые не спорят с тем, что кошки влияют на уязвимые экосистемы и что ограничение их свободы — действенная мера по смягчению этого эффекта. Тем не менее исследователи настаивают, что жизнь в изоляции для питомцев совсем не благо. Заявляющие обратное как минимум ошибаются, а в худшем случае намеренно вводят общественность в заблуждение.
Проанализировав данные наблюдений, полученных с помощью наземных обсерваторий за последние два десятилетия, астрономы обнаружили потенциально обитаемый мир — суперземлю Gliese 251 c (GJ 251 с). Планета обращается вокруг красного карлика на расстоянии около 18 световых лет от Земли и считается одним из самых перспективных кандидатов для поисков жизни.
Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.
В современном доме, насыщенном разнообразной техникой, удлинители стали незаменимым атрибутом, позволяющим обеспечить электропитанием все необходимые устройства. Однако мало кто задумывается, что привычное использование этого аксессуара может нести серьезную угрозу безопасности. По статистике, значительная часть бытовых пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации электропроводки и вспомогательных устройств. Какие приборы категорически нельзя подключать через удлинители и почему это может привести к трагическим последствиям, рассказывает профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов.
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