#белки

Тренды здорового питания постоянно меняются, в том числе на основе научных исследований. Когда-то публика панически боялась жиров, но их реабилитировали. Гарвардская пирамида здорового питания рисовала сложные углеводы в основании пирамиды, а теперь они переместились к вершине. Возможно, и современную моду на приоритет белка придется пересмотреть.

Похудеть — не значит избавиться от последствий ожирения. Японские ученые обнаружили механизм, который мешает организму расщеплять запасы жира после снижения веса. Однако, зная об этом эффекте, его можно попробовать обойти.

Кто-то без конца заражается вирусами, а с другими это случается редко. У одного человека инфекция вызывает лишь легкие симптомы, у другого — серьезное заболевание. Такая разница заложена в генах и определяется тем, насколько широка у ваших иммунных клеток возможность познакомиться с чужеродными белками, пришли к выводу авторы нового исследования.

Что происходит с бактериями, когда они переходят из лаборатории на корневую систему растения? Именно таким вопросом задались авторы нового исследования. Оказалось, при росте на корнях бактерии заметно меняют «белковый профиль», перестраивают ряд физиологических процессов. По мнению микробиологов, столь сильное расхождение поведения микроорганизмов в условиях «пробирки» и за лабораторными стенами не позволяет полностью понять их функции.

Исследователи впервые подробно описали молекулярный «якорь», с помощью которого малярийный паразит проникает в клетки крови, и создали белок, блокирующий заражение. Оказалось, структура паразита сложнее и он активно перестраивает мембрану хозяина, чтобы проникнуть внутрь.

Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.

Количество заболеваний, передаваемых клещами, ежегодно растет во всем мире. Эти паразиты переносят опасные вирусы и бактерии, поражающие людей и животных. Современные методы борьбы с клещевыми инфекциями основаны на предотвращении укусов или сокращении популяции клещей. Теперь ученые предложили способ заблокировать биологический механизм передачи вируса во время укуса.

Ученые впервые охарактеризовали «темное» электронное состояние в светочувствительном фрагменте зеленого флуоресцентного белка. Химически изменив этот фрагмент, авторы целенаправленно «выключили» его свечение: в возникшем темном состоянии молекула не излучает свет, а накапливает энергию ультрафиолета, чтобы затем безопасно от нее избавиться. Защитный механизм запускается за рекордно короткое время — благодаря сверхбыстрой перестройке электронов и ядер молекула избегает разрушения под внешним излучением. Открытие будет полезно для разработки нового поколения солнцезащитных материалов и покрытий с программируемой фотостабильностью.

Натуральный шелк практически полностью состоит из двух белков. Ученые убрали один из них, а второй спрессовали — и получили материал со свойствами кевлара.

Исследование ископаемых зубов древнего человека, указало на то, что Homo erectus взаимодействовал с древними обитателями Алтая — денисовцами — 400 тысяч лет назад на территории Восточной Азии. Исследование впервые позволило проследить генетическую связь между Homo erectus, денисовцем и современным человеком.

Ученые Института искусственного интеллекта и цифровых наук (Института ИИиЦН) факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ разработали модель, которая с точностью до 95% предсказывает, будут ли белки взаимодействовать друг с другом. GSMFormer-PPI использует три типа данных о белке, в том числе и о его поверхности, и анализирует связи между ними, в отличие от предыдущих моделей, где данные просто объединялись. Разработка может ускорить поиск молекулярных механизмов болезней, биомаркеров и потенциальных мишеней для лекарств.

Многие лекарственные препараты вызывают у клетки так называемый тепловой шок — защитную неспецифическую реакцию на стресс. В новом исследовании ученые из МФТИ и Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН использовали люминесцентные биосенсоры (lux-биосенсоры) и показали активацию белков теплового шока под действием применяемых в медицине красителей (9-аминоакридин и акридин оранжевый). Они помогают лечить инфекции и рак. Несмотря на схожую структуру, механизм действия двух веществ оказался разным.

Биофизики МФТИ с коллегами из Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН оптимизировали метод бесклеточного синтеза для получения ключевых фрагментов рецепторов инсулина — их трансмембранных доменов. Разработанный протокол позволяет получать эти белки в достаточном количестве и с чистотой, необходимой для изучения методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Расшифровка структуры и анализ динамики этих доменов важны для понимания механизмов работы рецепторов и помогут в разработке направленных терапевтических подходов при раке и диабете.

Различные системы рестрикции-модификации — это своего рода оборонительное заграждение, которое защищает бактерии от заражающих их вирусов (бактериофагов). Те научились преодолевать «броню», в том числе с помощью имитирующих ДНК белков, которые принимают удар на себя. Специфике таких антирестрикционных систем, а также перспективам их применения на практике посвящена новая работа физтехов.

Некоторые события детства оставляют шрамы, которые не видны на теле, но глубоко отпечатываются в мозге. Теперь ученые нашли возможное объяснение, почему психологические травмы, полученные в ранние годы, не отпускают человека даже спустя десятилетия.

Эффективная наработка белков — важная задача для современной биотехнологии. Она включает в себя модификацию последовательности белка, выбор клеток для экспрессии, культуральной среды, выбор методов выделения и очистки и т. д. Все этапы можно улучшить, как это продемонстрировали ученые Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ с коллегами на примере рецептора ангиотензина II первого типа (AT1). Белок необходим для работы сердечно-сосудистой системы, поэтому его получают в чистом виде для исследований.

Слушатели узнают, как мозг учится танцам, песням и бытовым привычкам.

Слушатели узнают о тех веществах, с которыми связаны хранение, передача и реализация наследственной информации.

Когда-то кровь человека считалась вместилищем души. Наши предки называли ее соком жизни и жизненной влагой. Современная наука подтверждает: такое трепетное отношение к красной жидкости, текущей по кровеносным сосудам, было вполне оправданным. Плазма крови — сложный раствор. В ней содержится множество соединений, которые выполняют жизненно важные функции. В медицине с помощью анализов крови получают данные о состоянии организма, а ее компоненты применяют для лечения опасных заболеваний. О тайной жизни крови и ее лечебных свойствах, которые благодаря современным технологиям превращаются в жизненно важные препараты, рассказал советник по науке холдинга «Нацимбио» Госкорпорации Ростех Игорь Никитин.

Пиво — важный для человеческой цивилизации продукт. Помимо питательной и культурной ценности, оно позволяет исследовать многие химические, физические и биологические процессы. Европейские ученые провели семилетнее исследование пенных шапок напитка и нашли причину различий во времени жизни пузырькового покрытия.

Ученые Сеченовского университета выяснили, что белок теплового шока HSP70 может защищать нейроны при нейродегенеративных заболеваниях. Они подтвердили нейропротективный эффект HSP70 при таких заболеваниях, как боковой амиотрофический склероз (БАС), болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. Полученные результаты открывают новые возможности для разработки препаратов, направленных на защиту мозга на молекулярном уровне.

Группа российских и международных исследователей представила новаторскую технологию выращивания кристаллов белков в условиях микрогравитации, впервые применив для этой цели магнитный биопринтер. Изначально прибор «Орган.Авт», расположенный на МКС, предназначен для печати треехмерных тканей из живых клеток, но ученые смогли адаптировать его под новую задачу и получить высокоупорядоченные кристаллы. Их качество позволяет определить положение каждого атома в трехмерной макромолекуле белка, тем самым приблизившись к пониманию его свойств. Новый метод сочетает преимущества  микрогравитации —  она препятствует процессам осаждения и конвекции, с возможностью точно контролировать условия формирования кристаллов и непосредственно наблюдать за их ростом.

Китайские ученые проанализировали образцы разных тканей человеческого организма и подтвердили, что старение не происходит линейно — в определенном возрасте процесс ускоряется. Проследив за изменениями белков в разных частях тела на протяжении более чем 50 лет жизни, специалисты выявили, когда настает такой переломный момент и где износ проявляется сильнее.

Анализ плазмы крови более 10 тысяч пациентов с нейродегенеративными заболеваниями помог выявить почти тысячу белковых «отпечатков», объединяющих болезни Альцгеймера, Паркинсона и лобно-височную деменцию — несмотря на их внешние различия.

В последние годы исследователи добились прогресса в изучении древней ДНК, что позволило получить достаточно полное представление об организмах, живших в далеком прошлом. Но у ДНК есть одна проблема: она редко сохраняется в образцах более двух миллионов лет. В таком случае в качестве источника генетической информации ученые используют древние белки. Авторы новой работы заявили, что им удалось извлечь белки из зубной эмали возрастом 18 миллионов лет. Это рекорд, который почти в пять раз превышает предыдущее достижение.

В основе энергетики любой живой клетки лежат процессы, происходящие на мембранах, в частности, направленный перенос (или транспорт) ионов и молекул. Известно огромное число ионных каналов, насосов (помп) и переносчиков, работающих в тех или иных организмах, но подробно изучена работа лишь некоторых из них. Новая работа ученых МФТИ и зарубежных коллег пролила свет на функционирование активируемых светом ионных насосов на примере протеородопсина из морской бактерии.

Ученые из МФТИ разработали новый подход для превращения мембранных белков в растворимые с помощью нейронных сетей. Мембранные белки отвечают за «общение» живой клетки с окружающей средой, и теперь их станет легче изучать, в том числе находить действующие на них лекарства.

Исследователи НИУ ВШЭ и ИБХ РАН изучили, как иммунная система ведет себя при рассеянном склерозе — болезни, при которой собственные антитела атакуют нервные волокна организма. Сравнив образцы крови пациентов и здоровых людей, ученые обнаружили, что иммунитет больных рассеянным склерозом может путать вирусные белки с белками нервных клеток. Также было выявлено несколько ключевых белков, которые могут стать новыми биомаркерами болезни и помочь в ее диагностике.

Ученые обнаружили сложную систему молекулярных механизмов, отвечающих за иммунный ответ дрозофилы на различные патогены. Выяснилось, что при заражении грамположительными бактериями и грибами, которые обычно активируют только сигнальный путь Toll, клетки насекомого способны дополнительно задействовать IMD-путь. Такой комбинированный механизм позволяет усилить защиту против патогенов, которые одновременно могут запускать оба пути — IMD и Toll. Эти данные будут полезны для разработки новых стратегий борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

Рецепторы, сопряженные с G-белком, или GPCR имеют огромное значение как мишени воздействия многих лекарств. Их изучение необходимо поставить «на поток», чтобы эффективно создавать новые препараты. Поэтому коллектив авторов из МФТИ и их коллеги впервые применили анализ температурного сдвига для изучения взаимодействия GPCR с их целевыми молекулами — лигандами. Такой подход отличают доступность и высокая производительность, и потому он будет полезен для фармакологических исследований.

Ученые НИУ ВШЭ и ИНЭОС РАН разработали новый метод синтеза амидов — соединений, важных для производства лекарств. Они использовали рутениевый катализатор и угарный газ при точно подобранных параметрах реакции, что позволило получать целевой продукт без побочных отходов и сложных стадий очистки. Метод уже протестировали на синтезе ключевого компонента вориностата — препарата для терапии Т-клеточной лимфомы. Благодаря этому подходу стоимость препарата может снизиться в сотни раз.

Коллектив российских ученых опубликовал обзор научных исследований, посвященный поведению белков шаперонов в тканях головного мозга, поврежденных ишемией (недостатком кровоснабжения). Основное внимание исследователи уделили внутренней защите белков от окислительного процесса, а также их работе в фазе реперфузии — комплекса клинических проявлений восстановления кровообращения.

Аминокислоты — вещества, из которых состоят белки — могут существовать в двух формах, так называемых L и D. Долгое время считалось, что природное происхождение имеют только L-аминокислоты, а D- можно получить лишь искусственным путем в лаборатории. Однако, начиная с 1960 годов, второй тип в небольших количествах начали обнаруживать в бактериях, растениях, животных и в человеке. Врачи предполагают, что его повышенное содержание — это признак или даже одна из причин развития таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, Пика и других. Чтобы лучше понять природу его накопления в нервных тканях, необходимо определить его содержание. Ученые Пермского Политеха нашли новый, ранее неопробованный метод, позволяющий быстро и с высокой чувствительностью выявлять такие аминокислоты.

Команда биоинженеров из нескольких учреждений открыла генетический механизм, который превращает горькие токсины в приятные на вкус соединения в томатах. Ученые заблокировали производство отдельных белков, чтобы понять, как томаты делают себя привлекательнее для распространителей семян.

Ученые наблюдали своеобразную гонку вооружений между паразитом и хозяином, когда обнаружили, что грибок Beauveria bassiana «взламывает» иммунную систему плодовых мушек, заставляя ее уничтожать собственные клетки мозга.

Команда ученых Сеченовского Университета вместе с коллегами из других научных центров выяснила, что структура генов, которые регулируют экспрессию вовлеченных в многочисленные взаимодействия белков, эволюционирует значительно медленнее, чем у прочих. При этом изменения в регуляторной активности генов с числом взаимодействий не связаны. Эти данные пригодятся для создания новых методов ранней диагностики и таргетной терапии.

Ранее, для расшифровки структур белков использовали сложные и дорогостоящие экспериментальные методы. Исследователи из МФТИ предложили новый подход для предсказания структур больших белковых комплексов. Метод опробовали для предсказания свойств ферментов АТФ-синтаз, ключевых для энергетики любой живой клетки.

Своеобразную «шпаргалку» внутри клеток, объясняющую как перевести набор нуклеотидов («букв») в ДНК или РНК в последовательность аминокислот («деталей»), из которых состоят белки, называют генетическим кодом. Его устройство одинаково почти у всех организмов на Земле, однако ученые до сих пор спорят о времени его происхождения и постепенных изменениях. Теперь, проанализировав фрагменты белковой цепи этой древней генетической «шпаргалки», исследователи пересмотрели устоявшиеся представления о ее происхождении.

Снаружи раковые клетки выглядят абсолютно нормально, из-за чего иммунная система не распознает их и не борется. Однако механизм, с помощью которого клетки избегают иммунного надзора, долгое время оставался загадкой. Теперь ученые из Нидерландского института онкологии выяснили, что раковые клетки могут модифицировать рибосомы для создания «плаща-невидимки», чтобы оставаться незамеченными.

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.

Лауреатами Нобелевской премии по химии в этом году стали Дэвид Бейкер, Демис Хассабис и Джон М. Джампер, которые «взломали код удивительных структур белков».

Белки и нуклеиновые кислоты — молекулы, лежащие в основе всех биологических процессов. Они сильно отличаются друг от друга по свойствам, и сочетать их вместе в одной молекуле-гибриде значит создать ценный инструмент для генетики и медицины. Обычно «гибриды ДНК с белком» получают путем трудоемкого органического синтеза, однако авторы новой статьи нашли способ намного проще, используя бактерии.

Бактериофаги — это вирусы, которые заражают бактериальные клетки, природные «хищники» и враги бактерий. Когда фаг заражает клетку, она разрушается, и из нее наружу выходят десятки или даже сотни новых вирусных частиц — фаговое потомство. Продолжающаяся «гонка вооружений» между бактериями и фагами привела к возникновению разнообразных врожденных и адаптивных иммунных систем у бактерий и анти-иммунных систем у фагов. При этом иногда фаги могу «играть на стороне хозяина» и сами кодируют иммунные системы, которые помогают им конкурировать с другими фагами. Одна из таких иммунных систем — PARIS (от английского Phage Anti-Restriction-Induced System).

Ученые выяснили, что голый землекоп — подземный грызун, живущий до 40 лет, — утратил ряд функциональных генов CD1. Гены семейства CD1 у млекопитающих отвечают за синтез белков, участвующих в защите организма от инфекционных заболеваний. Полученные данные указывают на то, что иммунная система голого землекопа значительно перестроилась и использует другие — CD1-независимые —молекулярные механизмы.

Сольватохромные соединения — эффективные зонды для биологических исследований благодаря своей способности «чувствовать» изменения в молекулярном окружении. Ученые МФТИ впервые показали возможность отслеживания структурных изменений в белках с помощью новых сольватохромных красителей. Визуализировать «танец» белков — проследить за конформационными перестройками макромолекул под действием меняющегося молекулярного окружения — специалистам удалось на примере рековерина и аденозинового рецептора A2A (A2AAR). Полученные данные могут стать платформой для создания эффективного инструмента по изучению поведения различных белков и рецепторов.

Ученые проанализировали 1463 белка, которые содержатся в крови человека. Из них 371 белок оказался связан с риском развития минимум одного из 19 видов рака.

Палеогенетики Европы и США изучили возможность передачи проказы от белки к человеку в средневековом английском городе Винчестер. Ученые проанализировали ДНК костных образцов, а также исторические факторы риска и нашли генетическую связь между инфекцией у людей и белок.

Астрономам давно известно, что в космосе много разных органических веществ. Однако насколько сложной и, главное, близкой к биологическим молекулам может быть «внеземная органика»? Авторы новой статьи в журнале Science Advances доказали, что пептиды — то есть полимеры аминокислот, близкие белкам, — можно успешно получить в условиях, которые характерны для холодных скоплений пыли в межзвездном пространстве.

Команда исследователей с участием ученых НИУ ВШЭ создали математическую модель, описывающую течение инфекции, вызванной двумя вариантами коронавируса, омикроном и дельтой, и объяснили их отличия. Оказалось, что омикрон медленнее проникает в клетку, за счет чего у нее есть время оповестить соседние клетки об опасности и заставить их активировать врожденный иммунитет. Разработанная математическая модель может применяться для изучения любых вариантов Covid-19, что позволит эффективнее бороться с новыми потенциально опасными штаммами, включая пиролу и JN.1.

Микроскопические животные тихоходки, известные как водяные медведи, славятся своей стойкостью к самым экстремальным условиям окружающей среды: их не могут гарантированно убить даже 10 дней в открытом космосе. Американские ученые смогли успешно воспроизвести один из механизмов рекордной выживаемости тихоходок в культуре человеческих клеток.