#биофизика

Ученые из Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ и Института биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН с коллегами представили метод получения и очистки трансмембранного домена шиповидного белка коронавируса SARS-CoV-2 (SARStm) дикого типа. Этот «якорь» не только удерживает шип, которым вирус «атакует» клетки, в его оболочке, но и участвует в процессе слияния вирусной и клеточной оболочек. В новом протоколе используется бесклеточная экспрессия — синтез белка в очищенном бактериальном экстракте, что позволяет получать его в течение нескольких часов вместо дней и значительно упрощает очистку. Метод открывает возможность для детального изучения структуры белка с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

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.

На вызванный разными факторами стресс клетка может отвечать схожим образом. Это касается активации шаперонов — «защитников» белков, которые спасают их от потери формы и слипания. Ученые МФТИ и Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН использовали люминесцентные биосенсоры на основе бактерий, чтобы оценить эффект ряда лекарств (в том числе от рака и антибиотиков) на синтез шаперонов.

Биофизики обнаружили скрытый механизм, позволяющий сферическим вирусам безошибочно определять направление для атаки. Оказалось, что идеальная симметрия вирусной оболочки — это иллюзия: внутри спрятана единственная прочная химическая связь, которая превращает хаотичный распад частицы в направленный выстрел генетическим материалом.

Группа ученых открыла сложный, ранее неизвестный набор «режимов» обработки звука в человеческом ухе. Этот механизм позволяет человеку выдерживать воздействие сильных шумов и различать высокий диапазон звуковых частот.

Гребневики внешне похожи на медуз, хотя не относятся к их близким родственникам. Это самостоятельный своеобразный тип, который отделился от прочих животных на заре эволюции. Многие гребневики при всей простоте и «мягкотелости» способны жить при очень высоком давлении — под четырехкилометровым слоем океанической воды. Новое исследование, опубликованное в Science, описало уникальные адаптации глубоководных гребневиков на уровне молекул.

Математическая модель — мощный инструмент современного ученого, помогающий увидеть и точно описать общие закономерности в самых разных явлениях. Яркий пример — паттерны Тьюринга и реакционно-диффузные модели. Их сложно понять без помощи формул: тем, кто пытается это сделать, пригодится метафора с пожаром и потеющими кузнечиками, которую предложил оксфордский профессор Джеймс Мюррей.

Замысловатые паттерны окраски животных в виде полосок, ячеек и пятен могут возникать из-за самоорганизации вещества — это предположил еще Алан Тьюринг. Однако его модель не объясняет резкие переходы на таких узорах. С этим справился новый подход к моделированию паттернов Тьюринга, который учитывает конвекцию и разницу размеров взаимодействующих частиц.

Эндогенные ретровирусы давно стали частью генома человека и обычно неактивны. Однако иногда они «просыпаются» и создают проблемы: новое исследование показало, что такие вирусы могут запускать процесс нейродегенерации при болезни Альцгеймера и подобных заболеваниях.

ДНК — это молекула с довольно однообразной структурой, ее трудно заставить выполнять каких-либо новые функции. Однако недавно ученые смогли придать ей форму «ДНК-салата» (DNA lettuce), которая избирательно связывает особые фрагменты белков и благодаря этому флуоресцирует. Новая статья в Nature рассказывает о механизмах этого явления и его возможном применении.

Радиационное заражение — одна из самых главных проблем с окружающей средой, угрожающих здоровью человека. Поэтому ученые продолжают поиск радиопротекторов — веществ, снижающих эффект ионизирующего излучения на организм. Похоже, вскоре к ним добавится соединение, полученное из обычного компонента любой клетки — РНК.

Белки рыб, обитающих у дна океана под большим давлением, оказались защищены молекулами триметиламиноксида. Это соединение хорошо связывает воду и не позволяет биологическим молекулам терять правильную трехмерную форму и разрушаться.

Российские биофизики и синтетические биологи использовали компьютерное моделирование, чтобы получить карту распределения электростатических зарядов на поверхности частицы SARS-CoV-2. Это поможет понять, как коронавирус взаимодействует с клеткой и противовирусными средствами.

ДНК — многофункциональная биомолекула, имеющая уникальные свойства и выполняющая целый ряд функций. Человек смог дополнить спектр ее возможностей искусственными — и теперь к ним добавился наноразмерный мотор, основанный на технологии ДНК-оригами и способный к самосборке.

В новом исследовании вместо скальпеля хирурга и радиации для терапии рака предстательной железы — самого распространенного онкологического заболевания у мужчин — успешно задействовали сфокусированный ультразвук высокой интенсивности, которым управляли с помощью магнитно-резонансной томографии. Метод показал высокую эффективность и безопасность — вероятно, вскоре с его помощью начнут лечить пациентов без госпитализации.

Способные создавать электрический разряд рыбы используют для этого особый орган. Биологи разобрались с его эволюцией и выяснили, что «рыбье электричество» возникло независимо у разных групп животных благодаря удвоению гена натриевого канала, который исходно работал в мышцах.

С помощью термочувствительных флуоресцентных сенсоров ученые измерили температуру внутри клеток и выяснили, что «слипание» молекул бета-амилоида (одна из причин развития болезни Альцгеймера) вызывает сильный нагрев нейронов.

Хромосомные перестройки, или аберрации, считают главной причиной самопроизвольных абортов. Более того, около одного процента людей на Земле живут с подобными мутациями. Именно поэтому необходима быстрая и надежная диагностика таких нарушений, для чего ученые предложили использовать лазерный пинцет, который позволяет манипулировать отдельными молекулами.

Мелатонин — соединение, которое регулирует цикл сна и бодрствования, а именно — помогает нам заснуть. Однако у него есть и другие ценные свойства: в частности, это мощный антиоксидант. В новом исследовании ученые из подмосковного Пущино показали, что мелатонин защищает живые ткани от повреждений, вызванных рентгеновским излучением.