#биохимия

Так или иначе, мы постоянно что-то трогаем в общественных местах. Вирусы эволюционируют с целью оставаться на поверхностях в живых как можно дольше, а ученые ищут способы уничтожить их без вреда для человека. Группа биохимиков смогла сделать противовирусное пластиковое покрытие.

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).

Антиген стволовых клеток простаты (PSCA) — это белок, который участвует в патогенезе заболеваний предстательной железы. Его вторая роль касается развития болезни Альцгеймера и других неврологических патологий. Новая статья ученых из МФТИ и ИБХ РАН с соавторами описала структуру PSCA, его фармакологические свойства и участие в нейровоспалении, что поможет создать новые лекарства. 

Яд перуанского зеленого бархатного тарантула Thrixopelma pruriens содержит токсин ProTx-I, который избирательно блокирует ряд каналов на мембране клетки. Поэтому токсин может стать новым анальгетиком, однако сначала нужно научиться получать его в больших количествах и в правильной форме. Новое исследование ученых Института биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН и МФТИ с коллегами из других научных центров России и Китая сравнило методы наработки ProTx-I в бактериях.

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.

Оказалось, с возрастом, в результате структурных и функциональных изменений, костные клетки человека утрачивают способность реагировать на нагрузку и твердеют. Ухудшение их способности поддерживать прочность костей приводит к ослаблению скелета и потере костной массы.

Обычно число погребенных мужчин и женщин в древних некрополях примерно равно. Но для Иберии эпохи мегалитов новый метод анализа костных останков показал неожиданную картину: вторых оказалось вдвое больше. Что это — результат экстремального события или культурная традиция?

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.

Древние австралийцы использовали в своих ритуалах деревянные палки и экскременты вомбата. Такие комплексные мероприятия были похожи на практику вуду.

Почти 60 лет назад в Швейцарии нашли скелеты 20 людей, живших две тысячи лет назад и умерших одновременно. Тогда их посчитали жертвами ритуального убийства. Авторы новой работы заявили, что все было совсем не так.

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.

Международная группа минералогов, в которую вошли специалисты Кольского научного центра РАН, пришла к выводу о целесообразности создания новой научной дисциплины — минеральной информатики.

Старение и некоторые болезни приводят к накоплению токсичных «залежей» белков с неправильной формой — с этим борются особые системы защиты. Изучая почвенного червя Caenorhabditis elegans, биологи смогли обнаружить совершенно новый механизм удаления белковых агрегатов, который может помочь с лечением некоторых болезней и даже с замедлением старения.

Выделения улиток — в частности, съедобной крапчатой Cornu aspersum — это ценное сырье для косметологии и медицины. Поэтому авторы нового исследования использовали комплексный «слизеомный» подход, чтобы разобраться в составе слизей этого моллюска (их оказалось целых три типа) и обнаружили уникальные новые белки.

Две тысячи лет назад на маленьком острове у берегов Англии похоронили человека. В могилу положили зеркало и меч. Кем был погребенный: местной красавицей или доблестным воином? Новое исследование отвечает на вопрос.

Авторы нового исследования считают, что в период энеолита на юго-западе Пиренейского полуострова правили в основном женщины.

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.

Для диагностики некоторых заболеваний требуется быстро и точно заметить белковые молекулы в биологических жидкостях. Поэтому биоинженеры синтезировали новый молекулярный сенсор, сочетающий в себе технологии антител и нанопор. Ученые сравнивают его с удочкой, которая имеет специфически узнающий белки «крючок» и реагирует на «поимку» нужной молекулы изменениями потока ионов.

Без малого сто лет назад биохимик Александр Опарин выдвинул свою знаменитую гипотезу первичного бульона — первое научное предположение о том, как жизнь на нашей планете могла сама по себе зародиться. С тех пор было создано множество концепций так называемого абиогенеза, то есть превращения неживой материи в живую: гипотеза мира РНК, первичного майонеза, первичной пиццы, цинкового мира, «живой глины» и так далее. Нет сомнения, что все они так или иначе приближают нас к разгадке великой тайны зарождения жизни. Однако вряд ли мы когда-нибудь в точности узнаем, что случилось на юной Земле почти четыре миллиарда лет назад. Но пытаться разобраться с этим, безусловно, стоит! Почему? Об этом можно узнать из новой книги Майкла Маршалла «Великий квест», только что вышедшей в переводе на русский язык.

Исследования клеток пациентов с X-сцепленной центронуклеарной миопатией — редким наследственным заболеванием мышц — пролили свет на нормальный и патологический ответ клетки на голодание. Оказалось, недостаток питания изменяет форму системы внутриклеточных мембран (эндоплазматического ретикулума) и заставляет митохондрии сливаться воедино.

Химик Алена Мыльникова рассмотрит вегетарианство с точки зрения биохимии.

Узнать температуру внутри клетки и тем более в ее отдельных компонентах затруднительно, ведь даже самые маленькие термометры слишком велики для этого. Новый инструмент для решения этой задачи предложили ученые из России, использовавшие термочувствительный краситель — фосфорный комплекс порфирина, люминесценция которого зависит от температуры.

Получив ряд химических модификаций усниновой кислоты — специфического компонента лишайников, — российские ученые сумели значительно замедлить рост сразу трех различных штаммов коронавируса SARS-CoV-2.

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.

Слушатели узнают, что такое инфохимия и зачем она нужна.

Эукариоты, или ядерные — самые сложноустроенные из живых клеток, давшие начало всем многоклеточным существам. Биологи узнали об их возникновении больше благодаря изучению тубулина Одина — белка клеточного скелета одного из «архей Асгарда», ближайших родственников эукариот.

Экскурсанты увидят современные синтетические лаборатории.

В дополнение к многим известным органеллам (компонентам или «органам» клетки) ученым только что удалось открыть еще одну. Это так называемые BAG2 — лишенные мембран гранулы, образующиеся в цитоплазме в ответ на определенный стресс. Вероятно, BAG2 может стать основой для новой терапии нейродегенеративных заболеваний.

Биоинформатики ИТМО разработали сервис для анализа клеточного метаболизма — биохимических реакций, отвечающих за жизнедеятельность клеток, — Shiny GATOM. В отличие от аналогов предложенный инструмент рассматривает клеточные процессы на самом глубоком уровне — не только на уровне веществ и генов, но и на уровне атомов. Это облегчает интерпретацию результатов. Сервис будет полезен для решения задач в биологии и медицине — например, он может помочь в разработке лекарств против аутоиммунных заболеваний и рака.

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.

Долгое время палеонтологи спорили о том, были динозавры холоднокровными, как современные рептилии, или теплокровными вроде птиц и млекопитающих. Теперь, похоже, вопрос решен: многие динозавры поддерживали постоянную температуру тела — доказательством служат остатки биологических молекул в их костях.

Новое исследование показало, что регулярное употребление ягод черники положительно сказывается на когнитивных функциях пожилых людей, которые имеют нарушения метаболизма и входят в группу риска развития деменции, то есть старческого слабоумия.

Протеасомы — крупные внутриклеточные комплексы, с помощью которых клетка избавляется от ненужных белков. Оказывается, фрагмент TDP-43 (белка, участвующего в развитии нейродегенеративных расстройств) способен образовывать вязкий гель, в котором застревают и потому перестают работать протеасомы. Ученые полагают, что это вносит вклад в развитие нейродегенеративного процесса, то есть массовую гибель нейронов.

Ростом мышц после интенсивной нагрузки управляют особые сигнальные пути. Важную, но до недавнего времени плохо изученную роль в этом процессе играет TAK1 — белок, который относится к иммунной системе. Новая работа ученых пролила свет на механизмы его работы и способы стимуляции роста мышц.

Поджелудочная железа вырабатывает пищеварительные ферменты, необходимые для переработки пищи. Оказывается, чтобы самой при этом не оказаться переваренной, этой железе необходим специфический белок — эстроген-связанный рецептор гамма (ERR ɣ). Новый результат может лечь в основу новаторских методов терапии панкреатита и рака поджелудочной железы.

Модели глубокого обучения (deep learning) хорошо зарекомендовали себя при работе с текстами и речью. Однако они также эффективны для решения задач молекулярной биологии и биомедицины, в том числе предсказания функциональных свойств белков на основе их аминокислотной последовательности.

Исследователи из Университетского колледжа Лондона выяснили, что жизнь появилась через очень короткий промежуток времени после формирования Земли. Авторы исследования считают, что это потенциальное доказательство существования внеземной жизни. По поводу самих образцов продолжаются дискуссии.

Сейчас ученые почти уверены, что жизнь зародилась именно на Земле. Этому предшествовало самопроизвольное появление биологических молекул, для которого потребовалось много энергии. Вероятно, ее источником служили древние молнии — однако новое исследование показало, что их поначалу могло быть не так уж много.

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.

Чтобы в точности установить структуру янус-киназ — ключевых регуляторных белков в клетке, — ученые трудились более двадцати лет. Теперь с помощью электронной микроскопии и других современных методов задачу удалось решить. Это открывает перспективы лечения ряда заболеваний, включая лейкемию и аллергические расстройства.

ДНК — многофункциональная биомолекула с множеством природных ролей. Ранее ученые смогли найти для нее еще и ряд технических приложений: например, в качестве хранилища данных. Теперь им удалось увеличить емкость и повысить надежность «ДНК-флешки» за счет введения в нее семи дополнительных букв-нуклеотидов.

Авторы нового метаанализа рассмотрели содержание бета-амилоидных бляшек в мозге 19 тысяч испытуемых. Они получили надежные оценки распространенности этого важного патологического маркера и пришли к неутешительному выводу: число подверженных болезни Альцгеймера может быть занижено.

Новое исследование показало, что связывающие различные металлы белки имеют похожие участки и состоят из набора универсальных блоков. Они могли иметь общее происхождение и сыграть важную роль на заре эволюции.

Международная группа исследователей установила возраст и состав породы камней самого известного памятника неолита.

Группа ученых из ИБХ РАН, МФТИ, Университета «Сириус», ИОФ РАН, НИЯУ МИФИ и РНИМУ первыми исследовали долговременную судьбу магнитных наночастиц в организме животных. Они используются для направленной доставки лекарств и уже допущены к применению в медицине. Но долгое время было неизвестно что происходит с наночастицами после осуществления ими терапии. Благодаря новой разработке российских биохимиков стало известно, как «стареют» и распадаются магнитные наночастицы в организме млекопитающих.

Потрясающих результатов достигла коллаборация специалистов из Университета Варвик (University of Warwick) и команды ускорительного комплекса Diamond Light Source. Ученые впервые опробовали новые способы непосредственного наблюдения за химическими реакциями внутри клетки. Кроме того, они испытали перспективные соединения для лечения опухолевых процессов.

Так называемые биологические часы — сложный комплекс биохимических процессов как на уровне всего организма, так и на уровне отдельных клеток. Люди уже научились воздействовать на циркадные ритмы с помощью внешних воздействий или гормональных препаратов, теперь ученые сделали следующий шаг. Разработан способ регуляции суточных биоритмов при помощи манипуляций внутри человеческих клеток специальными белками, отвечающими за чувствительность к свету.

Привычный еще со школьной скамьи вид двухцепочечной спирали ДНК — не единственная форма, которую приобретает эта молекула. Изредка она причудливо закручивается четырьмя цепочками и в таком состоянии часто встречается в опухолевых клетках. Ученым впервые удалось зафиксировать эту форму ДНК в действии, что поможет лучше ее изучить и создать новые лекарства от рака.

Богатая железом пища снижает всасывание важного антиканцерогена.

Исследование показало, что повышенные дозы витамина D не только бесполезны, но даже вредны для костной ткани.