ИИ поможет в определении функций генов у сельскохозяйственных растений

Растущая численность населения Земли и нарастание аномальных климатических явлений привели к необходимости выводить новые сорта растений — как более урожайных, так и более устойчивых к неблагоприятным условиям среды. Традиционная селекция становится слишком времязатратной и достаточно ограниченной, а потому на смену ей приходят геномная селекция и направленное редактирование. Одно из основных препятствий для их широкого применения — недостаток информации о функциях генов, обусловливающих те или иные хозяйственно значимые признаки; тем более, один участок ДНК может влиять сразу на несколько процессов в организме.

Определение последовательности генома с развитием новых технологий секвенирования сильно упростилось, но это только первый шаг на пути понимания механизмов регуляции развития, которые нужно корректировать для придания растениям необходимых свойств. Такому пониманию сильно помогает сравнение сельскохозяйственных объектов с модельными видами — это позволяет ограничить круг генов-кандидатов для дальнейшей работы.

Сотрудники Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, совместно с коллегами из Сколтеха🏛 и МФТИ🏛, разработали алгоритм, который позволит упростить предсказание функций генов у сельскохозяйственных растений. Это, в свою очередь, поможет ускорить селекцию сортов с необходимыми характеристиками. Алгоритм базируется на межвидовом сравнении профилей экспрессии (активности) генов с использованием методов машинного обучения.

Работа опубликована в журнале 📕PLoS Computational Biology (IF = 4.78)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/597
#новости

Антидиабетический метформин защитил неподвижные конечности от атрофии мышц

Скелетные мышцы, составляющие порядка 40% веса нашего тела, не только позволяют нам совершать движения, но также играют важную роль в обмене веществ. Они способны быстро подстраиваться под новые условия и нагрузки: так, в ходе постоянных тренировок мы чувствуем, что вес, казавшийся тяжелым вначале, уже недостаточен. Если же мышца не получает нагрузку, она слабеет, что может быть особенно критично в условиях невесомости или долгой реабилитации после операций и травм. Поскольку значительные перестройки — вопрос буквально нескольких дней, медики и биологи работают над тем, чтобы если не предотвратить негативные последствия сниженной мышечной активности (гипокинезии), особенно длительной, то хотя бы максимально их снизить.

Московские биологи выяснили, что прием метформина — лекарства против диабета — помогает уменьшить атрофию мышц. К такому выводу ученые пришли, проведя эксперимент, в котором ограничили подвижность крыс: препарат способствовал нормализации обмена веществ и энергии в мышцах, не позволяя им сильно ослабеть. Предложенный подход будет полезен при подготовке космонавтов к полетам и пациентов к операциям, требующим долгого состояния покоя.

Работа опубликована в журнале 📕Current Issues in Molecular Biolog (IF = 2.98)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/598
#новости

Химики повысили чувствительность сенсоров к сероводороду

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны строго контролируется на производстве. Среди наиболее опасных газов следует особо выделить сероводород, который, попадая в организм человека, негативно воздействует на нервную систему и может привести к судорогам, параличу обонятельного нерва, отеку легких и смерти. Кроме того, сероводород способен образовывать взрывоопасные смеси с воздухом. В связи с этим, очень востребованы высокочувствительные и селективные сенсоры сероводорода.

Международный коллектив ученых из Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова🏛, Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН🏛 и Еврейского университета в Иерусалиме синтезировал новый материал на основе оксидов олова, бария и лантана, перспективный для создания газовых сенсоров с высокой чувствительностью к сероводороду, который выделяется при добыче природного газа и на производствах и крайне опасен для человека.

Работа опубликована в журнале 📕Journal of Alloys and Compounds (IF = 6.37)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/599
#новости

Новая матмодель поможет объяснить когнитивные нарушения при постковиде

Синхронизация активности нейронов приводит к появлению электрических импульсов, которые также называются мозговыми волнами. Под действием множества факторов, например влияния особых регуляторных веществ, изменения свойств клеточных мембран и прочего, эти ритмические колебания разрядов могут перестраиваться. Подобные процессы лежат в основе важнейших функций головного мозга, в том числе когнитивных, — именно поэтому их нарушение может быть связано с разнообразными патологиями.

Так, коронавирусная инфекция опасна не только сама по себе, но и тем, что после выздоровления пациенты сталкиваются с постковидным синдромом. Под ним понимают множество не объясняемых другими заболеваниями симптомов, среди которых и неврологические нарушения (спутанность сознания, ухудшение памяти, тревожность и так далее). COVID-19 вызывает нарушения метаболизма в мозге, в том числе снижение синтеза глутамата и гамма-аминомасляной кислоты, что может приводить к драматическому изменению ритмов мозга.

Исследователи ИББМ ННГУ🏛 предположили, что нарушение когнитивных функций мозга происходит вследствие инфицирования «вспомогательных» глиальных клеток — астроцитов, участвующих в формировании ритмов мозга, — что и приводит к нарушениям метаболизма и синтеза глутамата. Гипотезу ученых подтвердила разработанная ими математическая модель нейронной сети с генерацией квазисинхронных ритмических разрядов, опосредованных активностью глиальных клеток.

Работа опубликована в журнале 📕 Scientific Reports (IF = 5.00)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/600
#новости

Лаборатория биологически активных соединений

📍Организация: Дальневосточный Федеральный Университет🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Биоорганическая химия

Чем мы занимаемся:
Основной нашей задачей является поиск перспективных фармакологически значимых «молекул-лидеров». В качестве источника новых биоактивных соединений служат микроскопические грибы, ассоциированные с поверхностью морских объектов таких как морские водоросли, морская трава, морское дно (грунт/песок), морские животные (морские ежи, голотурии, звезды, асцидии). Морские грибы выделяются с поверхности морских объектов и культивируются в лабораторных условиях в больших количествах что позволяет работать с большим объемом биомассы.

🔬Направления исследований:

— Поиск природных биологически активных метаболитов

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/460

#лаборатории

Химики придумали новый способ стабилизации комплексов одновалентной меди

Комплексы одновалентной меди (медь (I)) — химические соединения, которые применяются для катализа многих органических реакций, включая востребованные в биомедицине. В 2022 году Нобелевская премия по химии была присуждена именно за разработку такой реакции медь-катализируемого азид-алкинового циклоприсоединения. Это так называемая клик-химия, предполагающая быстрое протекание химических реакций, что активно используется, например, для создания меченых белков.

В настоящее время комплексы меди (I) активно изучаются как возможная альтернатива дорогостоящим соединениям платины и иридия при производстве оптоэлектронных материалов. Однако такие соединения наименее стабильны на воздухе — при контакте с кислородом начинается реакция окисления меди. Сегодня химики активно изучают возможность повышения стабильности комплексов за счет образования циклов, содержащих атомы металла. Такой эффект, называемый хелатным, позволяет решить эту проблему и дает возможность использования соединений меди (I) в производстве.

Коллектив химиков из Санкт-Петербургского государственного университета🏛 и Томского политехнического университета🏛 при участии коллег из Университета Балеарских островов нашел новый подход к стабилизации комплексов одновалентной меди за счет нековалентного хелатирования, то есть увеличения стабильности меди, благодаря содействию нековалентных связей.

Работа опубликована в журнале 📕Inorganic Chemistry (IF = 5.44)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/601
#новости

Неандертальцы заселили Северный Кавказ сразу с двух сторон

В эпоху среднего палеолита (примерно 260-40 тысяч лет назад) на территории Европы и Юго-Западной Азии жили неандертальцы. При этом раскопки указывают на то, что на Кавказе в то время существовало несколько популяций этих древних людей, которые отличались культурными обычаями, в частности, по-разному обрабатывали каменные орудия. Однако происхождение и история расселения этих популяций, а также взаимоотношения между ними до сих пор плохо изучены.

Ученые из АНО «Лаборатория доистории» исследовали две стоянки неандертальцев — Мезмайскую пещеру, расположенную на Северо-Западном Кавказе недалеко от современного города Майкоп, и грот Сарадж-Чуко в Приэльбрусье, недалеко от города Нальчика. Также их коллега из Института географии РАН впервые провел абсолютное датирование образцов из грота Сарадж-Чуко, в результате чего доказал, что древние люди обитали  на этой стоянке наиболее активно в  период потепления — около 90 тысяч лет назад. 

Работа опубликована в журнале 📕PLoS ONE (IF = 3.75)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/602
#новости

Новый препарат смог подавить устойчивую к лекарствам пневмонию

Вентилятор-ассоциированая пневмония (ВАП) — тяжелое заболевание, возникающее у пациентов на искусственной вентиляции легких спустя примерно двое суток. Вызывают это заболевание грамотрицательные бактерии, обычно — Klebsiella pneumoniae, у которых есть высоковирулентные штаммы, приводящие к серьезным осложнениям, а зачастую обладающие полирезистентностью, то есть невосприимчивые сразу к нескольким классам антибиотиков. Классические штаммы тоже не отстают в своем становлении суперпатогенами: новые ферменты придают им устойчивость к цефалоспоринам третьего поколения и антибиотикам карбапенемам.

Разрабатываемые в настоящее время классические лекарства не смогут решить проблему антибиотикорезистентности. В связи с этим особую актуальность приобретают нетрадиционные подходы. Они направлены на профилактику или лечение бактериальных инфекций путем прямого или косвенного подавления роста бактерий, ингибирования вирулентности, повышения устойчивости к антибактериальным препаратам, укрепления иммунной системы человека, позитивного изменения и/или восстановления здорового микробиома.

Ранее московские ученые разработали новое низкомолекулярное соединение фтортиазинон, ингибитор бактериального белка T3SS — своего рода «сенсора» для обнаружения клетки потенциального хозяина и ее заражения.

В новой работе ученые сосредоточились на терапии модельной ВАП. Эксперименты на культуре клебсиеллы показали, что воздействие фтортиазинона предотвращает формирование типичных многослойных биопленок — эти пленки из бактерий в выделяемой ими слизи создают комфортные для микроорганизма условия, а еще способствуют увеличению его устойчивости за счет худшего проникания антибиотиков внутрь колонии, обмена полезными генами и прочих механизмов.

Работа опубликована в журнале 📕 Journal of Antibiotics (IF = 3.42)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/603
#новости

Магнитный наноскальпель сможет бороться с неизлечимыми жидкими опухолями

Одно из наиболее трудноизлечимых онкологических заболеваний — злокачественный асцит, или жидкая опухоль, который может сопровождать рак матки, кишечника, желудка, груди, легких и других органов. При этой патологии в брюшной или грудной полости скапливается жидкость с опухолевыми и нормальными клетками, создающая специфическую среду. При этом поведение рака меняется: в частности, активируется ряд механизмов подавления иммунитета, что приводит к прогрессированию заболевания и неэффективности лечения, зачастую тяжелого и рискованного. В результате прогноз при злокачественном асците очень неблагоприятный — порой для пациента менее мучительно будет и вовсе отказаться от терапии.

Коллектив ученых из Красноярска, Томска и Владивостока предложил магнитный наноскальпель для адресной и малоинвазивной микрохирургии трудноизлечимых асцитных опухолей. Наноскальпель состоит из двух компонентов: распознающих опухоль молекул и магнитных нанодисков. 

Работа опубликована в журнале 📕Journal of Functional Biomaterials (IF = 4.90)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/604
#новости

Астрономы нашли новый способ измерять массу черных дыр

Во Вселенной встречаются двойные системы из звезд, которые связаны гравитацией и вращаются относительно общего центра масс. Они могут обмениваться массой между собой, тогда такая система называется тесной. Выяснилось, что бывают тесные двойные системы не только из звезд, но и из черных дыр. Обмен массой между черными дырами в тесной двойной системе звучит странно, ведь известно, что даже свет не может выбраться из-под горизонта событий черной дыры. Если это действительно так, то обмен масс в тесных двойных системах из черных дыр можно поставить в один ряд с испарением черных дыр по Хокингу. Тем и интересно исследование таких двойных систем.

Одним из примеров таких систем является пара сверхмассивных черных дыр (СМЧД) в центре галактики OJ 287. Ученые полагают, что двойные системы из СМЧД могут образовываться при столкновении двух галактик. Такие системы видели и раньше, однако они располагались ближе, что позволяло увидеть их с помощью телескопов. На большом расстоянии такой возможности нет, и определить, является ли ядро галактики двойной системой из черных дыр, можно только по косвенным признакам – например, по характеру вспышек. При этом возникают некоторые сложности в интерпретации полученных наблюдений.

Астрономы ГАИШ МГУ🏛 измерили массу сверхмассивной черной дыры в двойной системе в центре галактики OJ 287 с помощью метода скалирования. Метод применялся впервые, однако полученные результаты совпали с предыдущими оценками.

📑Работа опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics (IF = 6.24)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/605
#новости

Наночастицы металла катализаторов оказались их собственными «отравителями»

Чтобы понять, как протекает тот или иной химический процесс, часто достаточно просто понаблюдать за ним. Однако такой подход неприменим к наноразмерным каталитическим системам, в которых реакция происходит при помощи катализатора, включающего в себя крошечные активные частицы. В этом случае исследователи изучают катализатор перед реакцией и после ее прохождения, но нельзя сказать, что объекты исследования соответствуют друг другу. По сути, анализируются разные порции вещества, которые могут отличаться между собой, да и сами измерения проводят для нескольких отдельных частиц, а получившиеся результаты экстраполируют на всю систему — и здесь могут возникать серьезные ошибки.

Альтернативный подход к работе с нанокаталитическими системами — наблюдать за конкретной частицей по ходу реакции. В этом случае удастся точно проследить, как она изменяется, однако до недавнего времени казалось, что такой способ едва ли осуществим: в наномире нужна высокая точность, чтобы случайно не переключиться на другой объект. В своей работе сотрудники Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН🏛 нашли решение данной проблемы. Для этого им пришлось задействовать три типа электронной микроскопии, масс-спектрометрию ультравысокого разрешения, а также методы машинного обучения для отслеживания одних и тех же участков катализатора до и после реакции с атомарным разрешением.

Работа опубликована в журнале 📕Journal of the American Chemical Society (IF = 16.38)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/606
#новости

Биофизики раскрыли структуру активного центра тромболитического фермента пиявки

Гирудотерапия, или лечение медицинскими пиявками (Hirudo medicinalis), давно применяется при воспалительных и сердечно-сосудистых заболеваниях, тромбозах, а также после различных хирургических операций. Слюна этих животных содержит множество соединений, разжижающих кровь, — это нужно, чтобы та не свернулась во время кормления и в желудке пиявки. Есть среди них и фермент дестабилаза, способная растворять тромбы. Она расщепляет изопептидные связи между молекулами белков крови, и сгусток распадается. Такое вещество очень привлекательно в медицине для борьбы с тромбами, однако оно еще недостаточно хорошо изучено, чтобы можно было делать препараты на его основе. Кроме того, его активность подавляется в присутствии ионов натрия, обычных для биологических жидкостей.

Российские исследователи вместе с зарубежными коллегами выяснили структуру дестабилазы при помощи рентгеноструктурных методов с разрешением до 1,1 Å. Они изучили комплекс фермента с ионом натрия чтобы понять, какой именно фрагмент белка обеспечивает его функции (и блокируется) — в дальнейшем, как вариант, его можно изменить и создать лекарство, нечувствительное к ионам.

Работа опубликована в журнале 📕 Scientific Reports (IF = 5.00)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/607
#новости

Химики представили иридиевые красители для «фотосинтезирующих» солнечных батарей

Ячейка Гретцеля, или сенсибилизированный красителем солнечный элемент, — перспективное устройство для получения энергии из солнечного света. Принцип его работы часто сравнивают с фотосинтезом растений — конструкция тоже содержит окрашенное вещество, из которого под действием света выбивается электрон. Затем он отправляется на полупроводник и дальше на прозрачный электрод, откуда попадает во внешнюю цепь, генерируя электрический ток. Ячейки Гретцеля достаточно дешевы, и могут достигать больших значений эффективности в рассеянном свете, однако краситель в них должен выдерживать нагревание и воздействие излучения. Традиционные комплексы рутения и органические молекулы зачастую страдают от недостаточной стабильности, и потому нужны альтернативные варианты.

В этом качестве могут выступать циклометаллированные комплексы иридия(III), которые также являются популярным объектом исследований в органических светоизлучающих диодах, в фотодинамической терапии, биоимиджинге, фотокатализе и сенсорике. Такие комплексы выделяются в том числе своей вариабельностью оптических и электрохимических свойств, достигаемой изменением заместителей в циклометаллированных лигандах. Соответственно, их необходимо адаптировать к использованию в солнечных элементах. В ячейках Гретцеля важно обеспечить подходящую локализацию заряда для его эффективного переноса с красителя на полупроводник, а также максимально возможное поглощение света в видимой области.

Российские исследователи синтезировали серию гетеролептических комплексов иридия (III) с циклометаллированными бензимидазольными лигандами и вспомогательным дикетонатным лигандом, содержащим «якорную» группу для обеспечения связи красителя с полупроводниковой основой ячейки. В бензимидазолах была осуществлена вариация полиароматических фрагментов, и показано, что от их структуры зависит фотофизическое и окислительно-восстановительное поведение комплексов.

Работа опубликована в журнале 📕Dalton Transactions (IF = 4.57)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/608
#новости

Лаборатория электрохимической энергетики

📍Организация: Объединенный институт высоких температур РАН🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Альтернативная энергетика, Электрохимия, "Умные" материалы

🔬Направления исследований:

— Моделирование электрокаталитических свойств дефектов в графене

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/462

#лаборатории

Материаловеды научились печатать на 3D-принтере металлическую пену

Пенометалл — класс материалов, внешне похожих на жесткую губку из металла. Они легкие, пористые и обладают большой прочностью на сжатие. Применяется металлическая пена в фильтрах для удаления примесей из нефти и газа. Она также хорошо подходит для звуко- и виброизоляции, например шумного отсека с корабельным двигателем. Есть два традиционных подхода к изготовлению пенометалла: горячее прессование порошка и вспенивание расплава металла инертным газом.

Ученые из Сколтеха🏛 нашли способ печатать на 3D-принтере металлическую пену — особую форму металла, пригодную, например, для очистки нефти и газа от примесей, отвода тепла от горячих элементов кондиционера, гашения вибраций и звукоизоляции в автомобилях, самолетах и другом транспорте или на производстве. Новый подход к производству пенометалла экономит сырье, электроэнергию и время и снижает расходы на производство. Кроме того, расширяются возможности тонкой настройки свойств материала: можно варьировать размер и плотность расположения пор от одного участка детали к другому.

Работа опубликована в журнале 📕 Journal of Porous Materials (IF = 2.52)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/609
#новости

С днём Весны и Труда!🔬

Желаем всем удачной реализации поставленных задач в учебе и работе, а также достижения желаемых результатов.

Благодарим за трудолюбие, упорство и преданность науке. Спасибо за то, что вы делаете мир лучше. С праздником!

Команда CoLab.ws🔥