Белок шелкопряда поможет понять, как защитить глаза

Семейство стероидогенных регуляторных белков (steroidogenic acute regulatory lipid transfer или START) отвечает за транспортировку различных гидрофобных (нерастворимых в воде) субстанций между разными тканями, клетками и частями клеток эукариот. У людей есть 15 белков из этого семейства, различающихся по специализации: одни переносят желчные кислоты, другие — различные стероидные гормоны, третьи — каротиноиды или другие молекулы. В структуре каждого такого белка образует специальная полость, внутри которой связывается молекула липида (жироподобного вещества). Минимальный фрагмент этого белка, который может выполнять эту функцию, называется START-домен, или STARD. В зависимости от репертуара связываемых липидов START белки получили разную нумерацию (от 1 до 15). По строению полости у белков START отличаются, что и определяет, какие липиды с ними будут связываться.

Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН 🏛детально сравнили структуру белка STARD3 и родственного ему белка BmCBP из тутового шелкопряда.

Каротиноиды играют большую роль в зрении человека, помогая защищать сетчатку от ультрафиолета и фотоповреждения, которые с возрастом могут вызвать ее дегенерацию. Если этих соединений не хватает в пище, зрение человека может ухудшиться. Именно поэтому полезно есть богатые каротиноидами продукты — например, ягоды, фрукты и зеленые овощи. Ученые показали, что белок BmCBP способен связывать каротиноиды различной природы, в том числе зеаксантин, лютеин, кантаксантин, астаксантин и другие, которые особенно важны для здоровья человека. С помощью направленного введения мутаций было показано, какие аминокислотные остатки белка BmCBP определяют его способность связывать каротиноиды, а также было обнаружено, что BmCBP гораздо более эффективен по части связывания каротиноидов, чем белок STARD3 человека.

Летом этого года та же группа ученых опубликовала статью, в которой была показана возможность получения функционального комплекса белка BmCBP с каротиноидами непосредственно в клетках кишечной палочки. Такое открытие позволяет получать физиологически активные формы каротиноидов в комплексе с водорастворимым белком BmCBP в клетках E.coli в биотехнологических масштабах.

Работа опубликована в журнале 📕 Structure (IF = 5.87)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/404
#новости

#конференции

📌Всероссийская конференция "Органические радикалы: фундаментальные и прикладные аспекты"

❗️Срок подачи тезисов продлен до 15 ноября!

🏛Место проведения — Москва, Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН 🏛
🗓Даты проведения — 15-16 декабря 2022;
⏰Сроки подачи заявок — до 15 ноября 2022;
👥Способ проведения — офлайн;
🔗Подробнее — по ссылке

Ученые предложили «обратную» стратегию образования С-О связи

Нуклеофильное замещение при атоме углерода — это фундаментальное органическое превращение. В его хрестоматийной версии нуклеофильный реагент замещает связанный с углеродом атом или хорошо уходящую группу атомов. Нуклеофильное замещение при электрофильном атоме углерода кислородным нуклеофилом является самой широко используемой стратегией для создания связей С-О.

В отличие от этого, нуклеофильное замещение при атоме кислорода встречается гораздо реже, поскольку связи O-X обычно неблагоприятно поляризованы, и богатые электронами атомы кислорода являются плохими мишенями для нуклеофилов. Поэтому «обращенные» подходы, когда углерод-центрированный нуклеофил реагирует с кислородным электрофилом, относительно мало распространены.

Ученые ИОХ РАН🏛 совместно с коллегами из Университета штата Флорида предложили неожиданную альтернативу общепринятым подходам к созданию С-О связей — взаимодействие O-электрофилов, таких как органические пероксиды, с углеродными нуклеофилами. Было обнаружено, что нуклеофильное замещение при атоме кислорода циклических диацилпероксидов электронно-насыщенным атомом углерода енолацетатов с последующим деацилированием приводит к α-ацилоксикетонам с дополнительной карбоксильной группой. Анализ процесса квантово-химическими методами показал, что ключевая стадия протекает как бимолекулярная нуклеофильная реакция замещения (SN2) при атоме кислорода (SN2@O). Используемый растворитель CF3CH2OH играет двойную роль, помогая на обоих этапах реакционного каскада: он снижает энергию активации SN2@O за счет образования водородной связи с отдаленным карбонилом и способствует деацилированию промежуточного катионного интермедиата.

Работа опубликована в журнале 📕 Journal of Organic Chemistry (IF = 4.20)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/403
#новости

#конференции

📌Школа "Структурная биология: основные проблемы и подходы к их решению"

🏛Место проведения — Москва, ИБХ РАН🏛
🗓Даты проведения — 22 ноября 2022;
⏰Сроки регистрации — до 18 ноября 2022;
👥Способ проведения — офлайн;
🔗Подробнее — по ссылке

Биотехнологи проверили новые противовирусные препараты на герпесвирусах

Чтобы проникнуть в клетку, вирусы должны сначала связаться с ее мембраной. Так, герпесвирусы, SARS-Cov-2, цитомегаловирус, папилломавирус и прочие взаимодействуют с гепарансульфат-протеогликанам клеточной оболочки. Если не дать им этого сделать, то заражение будет остановлено. Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН 🏛вместе с коллегами из Института вирологии при медицинском центре Шарите в Берлине испытали перспективные новые соединения против мышиного штамма цитомегаловируса, человеческого цитомегаловируса и герпесвируса первого типа.

Производные диазадиспироалканов — это малые молекулы, в структуре которых имеются кольца с положительно заряженными ионами азота. Эти ионы притягиваются к отрицательно заряженным гепарансульфат-протеогликанам на клеточной стенке, опережая вирусы, тоже стремящиеся к ним прикрепиться. Такие малые молекулы мешают как первичному инфицированию, так и распространению на другие клетки. Кроме того, согласно исследованиям на мышах, соединения из этой группы имеют низкую токсичность для млекопитающих.

Одно из таких соединений, PDSTP, может стать препаратом нового типа против SARS-Cov-2, поскольку успешно прошло доклинические испытания. Кроме того, оно оказалось активно против вируса, вызывающего воспаление роговицы у кроликов, однако, благодаря своему механизму действия, такие препараты могли бы стать универсальными. Так, в новой работе авторы показали, что PDSTP и ее «родственник» могут работать и против герпесвируса.

Работа опубликована в журнале 📕Antiviral Research (IF = 10.10)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/408
#новости

Модификация позволила улучшить катализатор для получения этилена и пропилена

Полипропилен — популярный полимер, который находит применение практически в любых областях промышленности. Он используется как упаковочный и изоляционный материал, в строительстве, в дорожных работах и прочем. Рынок этого вещества по объемам занимает второе место после полиэтилена.

«Строительный кирпичик» полипропилена — пропилен — до 1990-х получали в процессе разложения нефти, затем основным его источником были другие производства, где пропилен был побочным продуктом. Еще в 1970-х годах нефтехимические компании нескольких стран разработали установку, которая может превращать смесь этилена и бутилена в чистый пропилен, и наоборот. Благодаря обратимости процесса всегда есть возможность сдвинуть равновесие в сторону продуктов или реагентов, изменяя условия так называемой реакции метатезиса. Ее суть заключается в перераспределении заместителей двух соединений с двойными связями.

Для проведения реакции обычно используют катализаторы на основе оксидов вольфрама, рения и молибдена. Последние наиболее перспективны, так как обладают большой стабильностью и высоко активны. Очень важную роль играет и основа, на которую наносится соединение металла. Классический вариант — оксид алюминия. В совокупности получается множество активных центров с разными свойствами.

Научная группа химиков МГУ 🏛 нашла интересное решение: они добавили в каталитическую систему фтор, который заменил некоторые гидроксильные группы на поверхности оксида алюминия. Модификация изменила характеристики катализатора и, следовательно, его эффективность. Ученые провели серию опытов с различными количествами фтора, и в результате вывели наиболее удачные условия синтеза, при которых конверсия возросла почти в пять раз, а селективность (чтобы протекала именно нужная реакция) составила 95%.

Работа опубликована в журнале 📕 Journal of Catalysis (IF = 8.05)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/409
#новости

Физики научились настраивать рельеф алмазов, поворачивая свет

Алмазы широко используются в физике благодаря не только своим высоким механическим, но и оптическим свойствам. Так, они могут применяться в составе квантовых устройств. Однако в таком случае нужно изменить определенные участки, например, чтобы они иначе пропускали, поглощали и испускали свет. Способов сделать это достаточно много, и один из них — лазерная абляция. Сконцентрированный в одной точке луч лазера нагревает материал и буквально испаряет его, в результате получается углубление. Очень важно уметь варьировать его размеры и, следовательно, свойства  всего кристалла.

Ученые из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН 🏛 выяснили, как влияет поляризация лазерного пучка на испарение материала с поверхности кристалла алмаза. Для этого образец облучали лазерными импульсами продолжительностью менее миллиардной доли секунды. Поляризацию излучения меняли — его пропускали через специальную пластинку, при повороте которой изменялась плоскость колебания волн. В результате лазерной обработки на поверхности кристалла появились углубления, структуру и размер которых авторы оценивали с помощью электронного микроскопа. Затем по величине получившихся кратеров рассчитывали пороговую энергию абляции — величину, описывающую то, насколько интенсивно алмаз испарялся с поверхности, что важно знать при его обработке.

Оказалось, что пороговая энергия абляции изменялась в зависимости от поляризации лазера. Соответственно, устанавливая пластинку определенным образом, можно управлять процессом испарения алмаза с поверхности. Так, удалось варьировать радиус кратеров приблизительно от 0,5 до 1,4 микрометров, то есть кратеры могли отличаться по размеру почти в три раза.

Работа опубликована в журнале 📕 Applied Surface Science (IF = 7.39)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/411
#новости

Слой из полимера защитит аккумуляторы от самовозгорания

Литий-ионные батареи используются везде: от смартфонов и ноутбуков до электромобилей. Однако их безопасность вызывает вопросы: в них сочетаются активные окислители, восстановители и органические электролиты. Такое соседство может приводить к возгоранию и взрыву, а это, в свою очередь, — к травмам различной степени тяжести. Таким образом, разработка новых методов защиты от возгораний является важнейшим шагом на пути к созданию полностью безопасных батарей.

Как правило, возгорания происходят из-за теплового разгона батареи — резкого повышения температуры аккумулятора в аварийных режимах работы. Инициатором могут быть такие нежелательные явления, как перезаряд — состояние, когда аккумулятор имеет напряжение, превышающее предельное значение, — и переразряд, когда аккумулятор имеет напряжение ниже минимума. Перезаряд чаще всего происходит из-за неисправности зарядных устройств; с ним, например, связаны почти все известные случаи возгорания техники, находящейся на зарядке. Переразряд может вызываться неисправностью электронных схем устройства. Оба этих явления ведут к короткому замыканию внутри аккумулятора. Короткие замыкания могут возникать также из-за механического повреждения батареи и даже в обычных условиях, без какого-либо явного повода, — из-за дефектов сборки или ошибок проектирования аккумуляторов.

Группа ученых из Института химии Санкт-Петербургского государственного университета 🏛 синтезировала полимер поли[Ni(CH3 OSalen)], который чувствителен к температуре и напряжению, благодаря чему может быть успешно применен в качестве защитного покрытия литий-ионных аккумуляторов. Предложенный механизм основан на способности полимера переключаться между двумя фазами — проводящей и изолирующей — при переразряде или резком скачке температуры.

Во время исследования ученые провели ряд экспериментов, которые доказали возможность практического использования такого эффекта. Полимер при нанесении на аккумуляторы практически не влияет на их заряд или разряд при нормальных условиях, но ситуация резко меняется, если возникает короткое замыкание. Ученые показали, что полимер обеспечивает снижение тока, что вызвано падением проводимости защитного слоя. Такое явление ведет к медленному разряду без заметного повреждения материала электрода или разогрева.

Работа опубликована в журнале 📕 Batteries (IF = 5.94)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/413
#новости

Углеродные «наногусли» помогут в настройке оптоакустических приборов

Оптоакустический эффект относительно недавно получил «зеленый свет» для использования в медицине, например в специальных микроскопах и томографах. Суть работы таких устройств заключается в том, что образец облучают светом лазера видимого или инфракрасного диапазонов, в результате чего в нем возникают ультразвуковые волны — их прибор считывает и преобразовывает в изображение. В результате обнаруживают злокачественные опухоли молочной железы, а еще есть предпосылки для раннего выявления рака кожи и определения типа атеросклеротических бляшек. Оптоакустическое оборудование можно настроить на определенные молекулы: выставить диапазон, в котором они сильнее всего поглощают свет, тогда и ультразвуковой сигнал будет достаточно хорошо различимым. Так, например, можно заставить «звучат» эритроциты и увидеть, где они задерживаются бляшками на внутренней поверхности сосудов.

Задачи, которые могут решить такие установки, очень важны и требуют высокой точности, однако нет достаточно эффективного способа, чтобы проверить, насколько хорошо работает оптоакустический томограф или микроскоп. Исследователи Сколтеха 🏛 вместе с коллегами из Саратовского государственного университета и финской компании «Канату Лимитед» предложили тестовый объект, который позволит решить эту проблему и в медицинских, и в лабораторных оптоакустических системах. 

Разработка представляет собой нечто вроде «гуслей»: на рамку на тянуты струны-волокна из однослойных углеродных нанотрубок. Изменяя их, например, скручивая два волокна, авторы смогли оценить нижний предел пространственного разрешения прибора, который или сможет различить структуру жгута, или же «увидит» такую струну как одинарную. Таким образом удается откалибровать оптоакустический томограф или микроскоп с довольно высоким разрешением. Поскольку струн натянуто несколько и на разной высоте, проверить работу прибора можно в трех измерениях сразу.

Работа опубликована в журнале 📕 ACS Photonics (IF = 7.08)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/414
#новости

#конференции

📌4-я Международная школа-конференция "Сканирующая зондовая микроскопия для биологических систем - 2022"

🏛Место проведения — Москва, НИТУ "МИСиС"🏛
🗓Даты проведения — 24-25 ноября 2022;
⏰Сроки регистрации — до 23 ноября 2022;
👥Способ проведения — офнлайн;
🔗Подробнее — по ссылке

Новый механизм адресной доставки лекарств помог уменьшить метастазы в легких

Одна из главных проблем химиотерапии рака в том, что препарат токсичен не только для опухолевых, но и для здоровых клеток. При системном применении и без того ослабленный организм может просто не выдержать нагрузки. Избежать этого позволяет адресная доставка лекарства, например, в составе наночастиц, которые высвобождают его, уже дойдя по кровотоку до точки назначения.

Однако и такой способ имеет свои недостатки. Например, в настоящее время считается, что основной путь накопления наночастиц в опухоли — попадание их через просветы в «рыхлых» кровеносных сосудах. Тем не менее, этот путь доставки работает не для всех типов рака, а также не применим для маленьких опухолей и метастаз, у которых процесс образования сосудов еще не начался. Более того, из-за размера наночастицам оказывается сложно проникнуть глубоко внутрь опухолевой ткани, и лекарство продолжает влиять на здоровое окружение.

В новой работе исследователи из Института биоорганической химии РАН🏛с коллегами из Сеченовского университета, МИФИ 🏛 и Института цитологии РАН предложили принципиально новый подход к доставке лекарств с помощью наночастиц. В своей работе они показали, что если частицы будут быстро доставлены в микрокапилляры опухоли и также быстро, в течение нескольких минут, выпустят все лекарство, то химиотерапевтический агент сможет глубоко пропитать окружающую ткань. Важная особенность метода в том, что необязательно проникновение частиц внутрь опухолевой ткани — необходима лишь доставка контейнеров в ближайшие кровеносные сосуды.

Работа опубликована в журнале Nature Communications (IF = 17.69)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/416
#новости

Ученые разработали новый способ получения глинозема из отечественных бокситов

В ГЕОХИ РАН🏛 нашли способ снизить зависимость России от импортного глинозема - основного сырья для получения металлического алюминия. Российские ученые разработали бисульфатный способ для вскрытия отечественных бокситов и извлечения алюминия.

На сегодняшний день в России работает три крупных глиноземных завода: Ачинский, Богословский и Уральский. В 2021 году на них было произведено 2,8 млн т глинозема по данным ОК РУСАЛ. Мощностей этих заводов достаточно для покрытия только 40% от нужд алюминиевых заводов Сибири, поэтому оксид алюминия импортируется из-за границы. В 2022 году поставки глинозема заметно снизились из-за эмбарго Австралии и приостановки работы Николаевского глиноземного завода. Таким образом дефицит сырья заметно увеличился. Однако в России помимо уже используемых Средне-Тиманских и Североуральских существуют разведанные крупные месторождения бокситов. Одно из них находится в Архангельской области. Североонежское месторождение на данный момент не используется из-за высокого содержания оксида кремния в сырье (до 20%), что делает нерентабельным использование существующего щелочного способа Байера. Поэтому для переработки данных бокситов необходимы новые методы и подходы.

Реализация нового способа на практике при повышении добычи Североонежского боксита до 2,8 млн т в год позволит производить около 1,3 млн т глинозема, что соответствует около 20% от потребности алюминиевой промышленности России.

Работа опубликована в журнале 📕Hydrometallurgy (IF = 4.22)

Подписывайтесь на телеграм-канал ГЕОХИ РАН 🏛:
https://t.me/geokhi

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/419
#новости

#конференции

📌13-я конференция "Современные средства диагностики плазмы и их применение"

🏛Место проведения — Москва, НИЯУ МИФИ 🏛
🗓Даты проведения — 7-9 декабря 2022;
⏰Сроки подачи тезисов — до 27 ноября 2022;
👥Способ проведения — офлайн/онлайн;
🔗Подробнее — по ссылке

Лаборатория электронной и спиновой структуры наносистем

📍Организация: Санкт-Петербургский государственный университет🏛
🧪Области науки: Материаловедение, Физика конденсированного состояния, Нанотехнологии

Чем мы занимаемся:
1. Экспериментальное и теоретическое исследование особенностей электронной и спиновой структуры систем с Дираковским конусом электронных состояний.

2. Экспериментальные исследования возможности управления электронной структурой немагнитных соединений BiTeX (X=I, Br, Cl) с гигантским спиновым расщеплением Рашбы, а также изучение их фазового перехода в состояние топологического изолятора.

3. Изучение возможности и методов функционализации графена, позволяющих придать графену новые необходимые функциональные свойства с целью эффективного использования в электронных устройствах.

4. Синтез и изучение гибридных наноструктур, состоящих из слоев топологических изоляторов в комбинации со слоями графена, перспективных для использования в спинтронике.

5. Одна из стратегических научных задач проекта заключается в решении проблемы создания спинового транзистора, управляемого электрическим полем.

🔬Направления исследований:

— Экспериментальное и теоретическое исследование особенностей электронной и спиновой структуры систем с Дираковским конусом электронных состояний

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/351
#лаборатории

Графеновые квантовые точки и золото оказались эффективны в очистке воды

Многие тяжелые металлы, например железо и цинк, играют важную роль в клеточных процессах, однако другие представители этой группы опасны для организма. Они накапливаются в тканях и органах, вызывая различные заболевания. Один из наиболее известных случаев произошел после запуска в начале прошлого века химического завода в заливе Минамата. Промышленные отходы сбрасывались в канал, откуда попадали в море. Это вызвало отравление водных обитателей, местных жителей и домашних животных. Болезнь поражала центральную нервную систему, вызывая онемение, ухудшение зрения, речи и слуха, а в тяжелых случаях — летальный исход.

Очень важно иметь эффективные способы очистки воды от разнообразных загрязнителей, особенно токсичных ионов тяжелых металлов. Также необходимо уметь отслеживать поллютанты, а лучше сочетать эти две задачи в одном решении. Ученые МФТИ 🏛, ИОФ РАН🏛 и Тайваньского национального университета науки и технологий предложили пористый материал, который мог бы служить мембранным фильтром и использоваться в мониторинге состояния окружающей среды.

В основе композита лежат сферические графеновые квантовые точки, размером всего порядка 5 нанометров. Ученые из Тайваньского национального университета науки и технологий развили плазменную технологию и научились получать графеновые квантовые точки без использования токсичных химикатов и высоких температур. Однако графен не может люминесцировать, то есть светиться в ответ на облучение, поскольку у него нет запрещенной зоны, через которую возбужденные электроны возвращаются в свое исходное состояние, выделяя энергию в виде свечения. Эту проблему авторы решили, добавив в систему наночастицы золота.

Работа опубликована в журнале 📕 Chemical Engineering Journal (IF = 16.74)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/420
#новости

Химики дали рекомендации по применению нанопорового секвенирования

Сотрудники кафедры физической химии и кафедры химии природных соединений химического факультета МГУ 🏛 изучили возможности нанопорового секвенирования — нового метода определения нуклеотидных последовательностей. Метод быстро развивается и в ряде случаев вполне может заменить обычное секвенирование. Авторы выяснили, какими должны быть параметры изучаемого образца и какие программы можно использовать для получения достоверных результатов.

Нанопоровое секвенирование — это новый активно развивающийся метод на рынке биотехнологий. В отличие от ставшего уже стандартным секвенирования, с помощью нанопорового метода можно прочитать длинные цепочки, которые содержат тысячи нуклеотидных оснований.

Внутри прибора для нанопорового секвенирования находится мембрана, куда вставлены белки. Они формируют поры, через которые движутся ионы и секвенируемая молекула при приложении напряжения. Когда через пору проходит цепочка, то каждый нуклеотид частично перекрывает пору, что влияет на движение ионов, а значит, и на величину тока. Поскольку объем у каждого нуклеотида различный, то и ток будет меняться по-разному. Изучая это изменение, можно понять, какие нуклеотиды прошли через пору и таким способом восстановить их последовательность в цепочке.

Для системного изучения возможностей нанопорового секвенирования авторы выяснили, как должен быть устроен образец для сборки генома, какими должны быть длины цепочек и количество прочитанных оснований. Авторы изучали реальные образцы, генерировали разные наборы данных и сравнивали несколько программ для их анализа.

Работа опубликована в журнале 📕 International Journal of Molecular Sciences (IF = 6.21)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/421
#новости

Химики создали порфириновый «термометр» для клеток

Температура является одним из важнейших параметров, который играет важную роль в множестве процессов — от реакций синтеза до активности ферментов. Для ее измерения чаще всего используют стеклянные термометры, термопары, термисторы, инфракрасные термометры. Однако все эти приборы работают на макромасштабе и неприменимы, если речь идет о клетках, а тем более — температуре в их отдельных органеллах.

Такие нанотермометры необходимы, чтобы оценивать эффективность работы отдельных биохимических цепей; одна из наиболее популярных задач — изучение активности митохондрий, еще называемых «энергетическими станциями» клетки. Решить задачу помогают флуоресцентные метки, по интенсивностям свечения которых можно косвенно определять температуру. Однако такие системы обладают рядом недостатков: их сложно синтезировать, а некоторые компоненты могут быть токсичны для клетки и чистота эксперимента нарушится.

Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН 🏛, Санкт-Петербургского государственного университета 🏛, Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН 🏛 и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого 🏛 разработали удобный в использовании «клеточный термометр» на основе водорастворимого порфирина фосфора, который может определять температуру с точность до десятых долей градуса.

Работа опубликована в журнале 📕 Sensors and Actuators, A: Physical (IF = 4.29)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/423
#новости