Наука и жизнь
Где рождаются нейтрино?
Сегодня релиз от МФТИ, ФИАН и ИЯИ РАН про удивительное открытие в астрофизике. Российские ученые подошли к разгадке проблемы, которая в последние годы занимает умы физиков всего мира. Им удалось найти связь между космическими нейтрино и вспышками в центрах далеких активных галактик. Статья вышла вчера в в авторитетном Astrophysical Journal.
Иллюстрация. Телескоп РАТАН-600 помогает разобраться, где рождаются нейтрино. Дизайнер — Дарья Сокол, пресс-служба МФТИ ©
Ученые из ФИАН, МФТИ и ИЯИ РАН установили, что нейтрино высоких энергий рождаются вблизи черных дыр в далеких квазарах.
Российские ученые подошли к разгадке проблемы, которая в последние годы занимает умы физиков всего мира. Астрофизики сравнили данные, полученные на нейтринном телескопе IceCube в Антарктиде, с радиоастрономическими наблюдениями квазаров. В результате удалось найти связь между космическими нейтрино и вспышками в центрах далеких активных галактик. Согласно современным представлениям ученых, в центрах таких галактик расположены сверхмассивные черные дыры. Во время падения вещества на черную дыру часть потока частиц выбрасывается обратно, ускоряется и рождает нейтрино, которые затем со скоростью света летят через всю Вселенную.
Капля в море угроз: ученые МФТИ объяснили, почему так трудно обнаруживать новые опасные вирусы
Сегодня релиз от МФТИ про современные методы исследования вирусов.
В недавно опубликованном фундаментальном обзоре, посвященном методам диагностики вирусных инфекций, коллектив российских ученых, включающий сотрудников МФТИ, впервые систематически описал и обобщил актуальные технологии стремительно развивающегося направления биологической науки. За последние годы появился ряд новых эффективных методов обнаружения вирусов, в том числе у пациентов с инфекциями неизвестной этиологии (непонятного происхождения). Одной из перспективных технологий в этой области исследователи считают так называемое высокопроизводительное секвенирование (NGS). Метод обещает революцию в области обнаружения и исследования новых патогенных вирусов, но от внедрения в массовую медицинскую практику его отделяют как минимум несколько лет.
Иллюстрация. «Море вирусов и игольное ушко нашего знания». Дизайнер — Дарья Сокол, пресс-служба МФТИ
Астрофизики примерили 3D-очки для квазаров
Сегодня релиз от МФТИ про изучение активных ядер галактик. Полученные учеными результаты важны для построения моделей и изучения черных дыр.
Коллектив ученых из России и Греции показал, как определить происхождение и природу света от квазаров по его поляризации. Предложенный способ аналогичен 3D-очкам, которые используются в кинотеатрах: в них каждый глаз видит свет только одной поляризации, например, горизонтальной или вертикальной, за счет чего и получается объемный эффект. Астрофизики же увидели различие в поляризации составных частей квазара — дисков и джетов — и таким образом смогли разделить их излучение. Результаты опубликованы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. РАбота выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Открытие «на поверхности»: в МФТИ разработали наноматериалы для экспресс-ДНК-диагностики и доставки лекарств
Добрый день, коллеги!
Сегодня релиз от МФТИ про прорывную российскую разработку. Группа ученых под руководством Максима Никитина из МФТИ представила уникальный по своим свойствам «умный» материал, который может быть использован как для экспресс-ДНК-анализа, так и для создания нового поколения средств лечения рака и других сложных заболеваний.
Биофизики обнаружили «лишнюю» деталь в молекулярном моторе
Дополнительную деталь в знаменитой молекуле АТФ-синтазы нашли ученые из МФТИ. В работе, опубликованной в журнале Scientific Reports, показаны уникальные особенности структуры этого универсального молекулярного мотора, который производит энергию для всех клеточных форм жизни.
АТФ-синтаза — настоящий «мотор» молекулярного масштаба, состоящий из ротора и статора. Этот мотор работает во внутренней мембране митохондрий и хлоропластов. В процессе работы АТФ-синтаза производит молекулы АТФ – универсальной энергетической валюты живых клеток. Молекулярный ротор этого мотора похож на бочонок, погруженный в биологическую мембрану. Этот бочонок образован белковыми С-субъединицами (от 8 до 17 штук у разных организмов), расположенными кольцом. Такая структура носит название С-кольца.
Не плавление, а возгонка: исследование графена преподнесло очередной сюрприз
Ученые из Московского физико-технического института и Института физики высоких давлений им. Верещагина РАН с помощью компьютерного моделирования уточнили кривую плавления графита, изучение которой длится более ста лет и пестрит противоречивыми данными. Также они показали, что «плавление» графена на самом деле является возгонкой. Результаты опубликованы в журнале Carbon.
Математики построили модель плавления ДНК
Ученые из Института математических проблем биологии РАН исследовали процесс плавления ДНК. В результате была получена кривая теплоемкости для цепочек ДНК разной длины. Работа опубликована в The European Physical Journal B.
Ученые смоделировали высоковольтный разряд перед сверхзвуковым самолетом
Ученые из МФТИ совместно с коллегами из Принстонского университета смоделировали взаимодействие высоковольтного стримерного разряда с ударной волной. Такая волна образуется при разгоне летательного аппарата до скорости выше звуковой. Оказалось, что когда разница плотностей газа по разные стороны волны превышает 20%, разряд не может ее преодолеть и начинает распространяться вдоль самой волны. Полученные данные помогут более точно моделировать условия вокруг сверхзвуковых самолетов и космических кораблей. Результаты работы опубликованы в журнале Plasma Sources Science and Technology.
Биофизики из МФТИ исследовали работу лекарств против астмы на молекулярном уровне
Сегодня от МФТИ релиз по научной статье, вышедшей вчера вечером в престижном научном журнале Science Advances. Ученые провели сложнейшие исследования взаимодействия мембранного белка с лекарством от астмы. Лишь нескольким лабораториям мира удалось реализовать проект такого уровня, поэтому группа ученых с Физтеха очень рада, что и российская лаборатория из МФТИ смогла оказаться в их числе.В дополнение к релизу мы сняли видео с первыми авторами работы.
Рисунок. Участки CysLT1 (оранжевый), отвечающие за активацию рецептора, в сравнении с другими GPCR. Источник: Luginina et al., Science Advances
Научная группа сотрудников Центра изучения молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ в коллаборации с учеными из США, Канады, Франции и Германии определила пространственную структуру CysLT1 рецептора. Работа опубликована в журнале Science Advances.
Рецепторы, сопряженные с G-белком, называемые сокращенно GPCR, от английского G-protein-coupled receptors, — это белковые молекулярные машины, встроенные в мембрану (внешнюю оболочку) клетки. CysLT1 является одним из таких рецепторов. Каждый GPCR специфично ловит сигнал извне и ретранслирует его внутрь клетки. Сигналы могут быть крайне разнообразными: от фотонов света до молекул жира, небольших белков или фрагментов ДНК. Внутри клетки эффект, вызываемый рецептором, также может приводить к различным последствиям: от деления или перемещения клетки до ее гибели. Ясное дело, такое «клеточное общение» — ключевой этап в функционировании нашего организма, и неудивительно, что во всех процессах нашего тела так или иначе задействованы GPCR. Поэтому ученым интересно понять, во-первых, как устроены эти биологические машины, а во-вторых, как можно на них повлиять, ведь около 40% существующих на сегодняшний день лекарств действуют именно на эту группу белков. Для этого на помощь приходит структурная биология.
Структурная биология — сложный синтез разных направлений физики и биологии: генной инженерии, получения белка в искусственных условиях, очистки белка и его кристаллизации. Дальше вступает физика. Ученые просвечивают кристаллы мощным рентгеновским излучением и на выходе получают дифракционную картину. Математическая обработка полученной информации позволяет с точностью до нескольких ангстрем узнать, как расположены атомы в молекуле закристаллизованного белка. Для этого нужны действительно мощные источники рентгена: синхротроны или более новая для структурных биологов технология — лазеры на свободных электронах. В обоих случаях электроны разгоняются до околосветовых скоростей, а затем в синхротроне движутся по искривленной, близкой к круговой, траектории, а в лазере на свободных электронах — проходят длинный участок противоположно направленных магнитов, ондулятор. Синхротроны применялись в структурной биологии начиная с 1970-х, а лазеры на свободных электронах в белковой кристаллографии — относительно недавно, начиная с 2010-х, и уже подарили научному сообществу несколько сотен структур, благодаря своему сверхмощному излучению и возможности получать дифракционные данные с кристаллов размером около 1 микрометра.
В данной работе сотрудники лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G-белком, МФТИ исследовали рецептор CysLT1. Этот GPCR участвует в воспалительных процессах и играет важную роль в развитии аллергических заболеваний, в том числе астмы, от которой сейчас страдает около 10% населения планеты. Группе биофизиков с Физтеха удалось получить детальную 3D-структуру рецептора с двумя лекарствами, прописываемыми от астмы, аллергического ринита и крапивницы, — зафирлукастом и пранлукастом. Кристаллы с пранлукастом получились относительно крупными, 0,3 мм в длину, и были исследованы на французском синхротроне ESRF в Гренобле, а кристаллы с зафирлукастом могли дорасти лишь до нескольких микрометров, и были исследованы в Калифорнии, на Стэндфордском лазере на свободных электронах (LCLS). Канадские коллеги помогли исследовать передачу сигнала нашим рецептором.
«Эти структуры, ставшие для нас родными, несомненно уникальны. Механизм работы CysLT1 рецептора вносит свои коррективы в понимание функционирования белков семейства GPCR, а определение области связывания лекарств, зафирлукаста и пранлукаста, послужит подспорьем для дальнейших усовершенствований препаратов от астмы: увеличения их эффективности и снижения побочных эффектов», — прокомментировала Александра Лугинина, один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G-белком, МФТИ.
ВИДЕО: Свою работу комментируют первые аторы исследования Александра Лугинина и Анастасия Гусач.
Рецепторы, сопряженные с G-белком, — крайне трудные объекты для структурных исследований, и лишь нескольким лабораториям мира удалось реализовать проект такого уровня, поэтому группа ученых с Физтеха очень рада, что и российская лаборатория из МФТИ смогла оказаться в их числе.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и Российского фонда фундаментальных исследований.
Пресс-служба МФТИ
В МФТИ разработан быстрый способ поиска новых антибиотиков
Иллюстрация. Дизайнер — Елена Хавина, пресс-служба МФТИ
Сегодня релиз от МФТИ по новый способ поиска лекарств. Ученые нашли перспективные новые малые лекарственные молекулы с применением передовых методов хемо- и биоинформатики. Перебрав 125 тысяч молекул, группа исследователей нашла те, которые обладают антибактериальной активностью.
Российские ученые выявили новый перспективный класс антибиотиков. Изучив более 125 тысяч молекул, группа исследователей показала, что производные 2-пиразол-1-ил-тиазолов обладают антибактериальной активностью. Одно из найденных веществ не проявляет цитотоксического эффекта и может быть использовано в качестве прототипа для дальнейшего изучения. Работа опубликована в The Journal of Antibiotics.