Химики научились модифицировать состав белков
Группа профессора Рональда Клугера. Фото с сайта www.chem.utoronto.ca/staff/RHK/kluger_r.html
Профессор химии из канадского Торонтского университета (University of Toronto) Рональд Клугер (Ronald Kluger) и соискатель ученой степени доктора философии Светлана Цветкова из его группы сделали открытие, которое в перспективе не только позволит ученым запросто получать новые виды белков (протеинов) - то есть строительных "кирпичиков" жизни, - но также, надо думать, приведет в конечном счете к революционным упрощениям в производстве лекарств. Эти химики сумели расширить границы природы и генетики, вмешиваясь в процесс синтеза белков химическими, а не биологическими методами.
"Все началось с того, что меня заинтересовала возможность создавать белки, в состав которых входят аминокислоты, вообще никак не определенные в генетическом коде", - рассказывает Клугер.
В природе известно всего 20 различных стандартных аминокислот, соединение которых позволяет создавать все разнообразие наблюдаемых свойств белков. Однако синтез любого белка начинается с дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которая отсылает генетические инструкции посредством матричной (или информационной) РНК (мРНК, mRNA) к рибосомам в наших клетках (мРНК синтезируется на основе ДНК в ходе транскрипции, после чего, в свою очередь, используется в ходе трансляции как матрица для синтеза белков). Собирают нужные аминокислоты и переносят их к рибосомам (к месту синтеза белка) так называемые транспортные рибонуклеиновые кислоты (тРНК, tRNA). тРНК стыкуется с мРНК, и таким образом аминокислоты могут соединиться для формирования белков. Весь смысл в том, что аминокислота должна быть активирована с помощью специфичного для каждого типа тРНК фермента прежде, чем тРНК сможет ее заполучить.
Клугер и его бывшая студентка Лайза Кэмерон (Lisa Cameron) нашли способ подражать критически важной деятельности этого фермента, скомбинировав обычные неорганические химикаты - соли лантана - с химически активированной аминокислотой. И именно Цветкова показала, что этот химический имитатор позволит тРНК присоединять в нужном месте молекулы аминокислоты в ходе общего строительства. Соответствующие результаты были обнародованы 4 декабря в электронной публикации Журнала Американского химического общества (Journal of the American Chemical Society).
В принципе, это исследование может проложить путь к разработке промышленных способов сборки белков посредством тРНК с участием новых "неестественных" аминокислот. Таким образом, считает Клугер, появится чрезвычайно простой способ синтеза принципиально новых биоматериалов, не имеющих никакого отношения к генетически запрограммированным функциям белков.
Клугер и Цветкова, конечно, не первые исследователи, которые обратили внимание на эту возможность. Ученые уже в течение многих лет пытались реализовать этот тип модификации, однако новый метод позволил попросту исключить целый ряд трудных для осуществления шагов. Теперь не требуется видоизменять ферменты, и ключевые изменения достигаются чисто химическими методами, что ранее считалось совершенно невозможным.
Источник:
Chemists solve biological challenge: Professor and PhD student modify protein creation - University of Toronto - News@UofT
Ссылки:
Biomimetic Aminoacylation of Ribonucleotides and RNA with Aminoacyl Phosphate Esters and Lanthanum Salts - Svetlana Tzvetkova and Ronald Kluger
Биосинтез белков, мир РНК и происхождение жизни - Александр Спирин
Статьи по теме
Шагающий наноробот
Двое химиков из Нью-Йоркского университета впервые в мире создали прямоходящего двуногого наноробота. В качестве исходного материала Надриан Симан и Уильям Шерман воспользовались мелкими фрагментами двухцепочечных и одноцепочечных молекул ДНК.
Открыт эффект, который позволит изготавливать наномашины
Американские ученые превратили одиночные углеродные нанотрубки в идеально действующий конвейер, способный переносить отдельные атомы. Вероятно, подобные устройства найдут широкое применение в технологиях изготовления наномашин, которые сейчас усиленно разрабатываются во многих странах.
Безделушки из наночастиц предвещают технологический переворот
Физики из Китая, Японии и США научились создавать внутри стеклянных пластинок объемные структуры, составленные из золотых наночастиц.
Американские физики научились создавать электронные приборы из отдельных молекул
Американские физики провели серию экспериментов, которые впервые позволили наносить по одному атому на единственную многоатомную молекулу. Дальнейшие исследования в этой области обещают значительно расширить возможности электронных технологий близкого будущего. Стандартными строительными блоками следующих поколений электронных приборов, по всей вероятности, станут отдельные крупные молекулы, а их придется легировать с помощью абсолютно новых технологий.
Механическая "рука" вплотную приблизилась к квантовому пределу
Узнать, на самом ли деле действие принципа неопределенности распространяется на макроскопические объекты, было основной целью американских экспериментаторов. Они изучали движения вибрирующего механического манипулятора, изготовленного из нитрида кремния. Размер изучаемого объекта в эксперименте не превышал 8 мкм - то есть "рука" была совсем крошечной по обыденным масштабам, однако все еще оставалась макроскопическим объектом. Мы находимся в начале новой экспериментальной эры, когда взаимодействие между двумя полностью квантовыми системами может быть изучено экспериментально, что вполне может быть названо квантовой электромеханикой.
Наномандала принесет в мир нанотехнологий буддистское счастье
Организованное взаимодействие отдельных атомов в нанотехнологии имеет некоторое сходство с картинами, возникающими под руками трудолюбивых буддистских монахов, создающих из цветного песка в ходе специальных таинств так называемые песочные мандалы. Цели и методы создания такой мандалы в восточных и западных культурах, конечно, довольно сильно различаются.
Разработана батарейка для наномашин
Американские исследователи запатентовали технологию, позволяющую создавать батарейки поперечником в тысячные доли миллиметра. Изготовление таких микроскопических блоков питания - первый и едва ли не самый неотложный шаг к построению реально работающих наномашин. Сверхминиатюрные роботы могли бы производить химический анализ окружающей среды или вводить микропорции лекарства, находясь в человеческом организме.
Королевский астроном, известный фантаст и принц пугают нас приближающимся апокалипсисом
Выдающийся британский ученый считает, что в настоящее время шансы близкого всемирного апокалипсиса стремительно возросли и составляют примерно 50 на 50. Впрочем, как-то сомнительно, что этот довольно пессимистический взгляд на окружающую нас действительность станет основой для букмекерских ставок.
Технологии невидимости позволяют создать "электромагнитную червоточину"
Международная группа математиков, которая год назад прославилась разработкой математически строгого доказательства возможности создания "плаща-невидимки", теперь сумела показать, что та же самая технология может быть использована и для создания "электромагнитной червоточины".
Создано первое наноустройство, способное взвешивать отдельные молекулы
Эта технология может привести к появлению новых способов молекулярной идентификации, более дешевых и быстрых, чем ныне существующие, а также к созданию революционных приборов для протеомики.
Новые машины превратят наши дома в мини-фабрики
Суперпринтеры- репликаторы, которые способны "напечатать" самые разнообразные применяемые в повседневном быту вещи - от чашки до кларнета, - причем очень быстро и дешево, могут появиться едва ли не в каждом нашем доме в самые ближайшие годы. Изготовление многих нужных вещей в домашних условиях позволило бы уменьшить их стоимость до нескольких фунтов, при этом можно было бы забыть про огромные фабрики и многочисленные магазины.
Физики научились манипулировать отдельными электронами в атомах
Найден способ снимать отдельные электроны с одиночных атомов золота, а потом заново преобразовывать такие рукотворные ионы в нейтральные атомы. Результаты этого эксперимента могут стать первым шагом на пути к созданию запоминающих устройств, в которых носителями информации будут служить отдельные атомы.
В космос отправятся пряничные корабли
Кремниевый микроробот величиной в половину диаметра человеческого волоса, снабженный "ножками" из живой сердечной мышцы, начал ползать по лаборатории Лос-Анджелеса. Это первый случай, когда удалось использовать мускульные усилия для движения микромеханического устройства. Теперь предполагается спроектировать работающий на мускульной энергии микромеханизм, который сможет искать и латать пробоины от микрометеоритов на космических кораблях.
Силу, возникающую из пустоты, приспособят к чему-нибудь путному
Генрих Казимир еще в 1948 году предложил эксперимент, который мог бы подтвердить квантовую теорию физического вакуума (то, что вакуум на самом деле не пуст, а заполнен то и дело виртуально возникающими и исчезающими парами частиц и античастиц). Теперь американские исследователи сумели проверить этот эффект с точностью до 0,5 %. Выяснилось, что эффект Казимира действительно должен серьезно влиять на наноразмерные устройства.
Когда сказка станет пылью... (Нанотехнологии: революция начинается)
В самые ближайшие годы произойдет технологическая революция, в результате которой мы обзаведемся портативными мощными хранилищами памяти, всевидящими глазами и всеслышащими ушами, невидимыми помощниками, готовыми исполнить любую прихоть, и к тому же станем практически бессмертными.
Наука в СМИ: итоги уходящего года
2007 год в нашей памяти останется не только годом битвы за Северный полюс, борьбы сторонников и противников введения в школьную программу ОПК, но и годом новых открытий в физике, астрофизике, палеонтологии, биологии, геофизике... Годом обнаружения новых экстрасолнечных миров и анизотропии космических лучей ультравысоких энергий. Годом ненаучных мистификаций и скандалов.
Трудно бить бога
Действительно ли настало такое время, когда без всякого страха, без оглядки, без опасения быть немедленно обвиненным в каких-то скрытых неблаговидных намерениях можно вести дискуссии о месте религии в жизни общества?
Уфимским ученым за электропроводящие полимеры сулят "нобелевку"
Сенсационное открытие сделали башкирские ученые. Оно совершит переворот в мире физики. Сотрудники уфимского Института физики молекул и кристаллов заставили бежать электрический ток по полимерам. До сих пор ни одному научному институту мира такого не удавалось. По всей видимости, еще большее значение подобное открытие будет иметь для грядущей эры нанотехнологий.
Тело, дух и генетика
Исследование, проведенное израильскими и американскими генетиками, показало, что различие в восприятии запаха пота у людей имеет генетическую основу. Интересно также и то, что женщины оказались немного более чувствительны ко многим запахам, чем мужчины.
Супермыши открывают путь к сверхчеловеку
Американские генетики вывели новую генетически модифицированную породу "супермышей" (обозначаемых как PEPCK-Cmus mice), которые способны пробегать пять-шесть километров со скоростью 20 метров в минуту и без устали заниматься физическими упражнениями в течение шести часов подряд.
Инопланетяне в кольцах Сатурна
Германские космофизики с помощью компьютерного моделирования показали, что внеземная жизнь могла бы существовать в форме танцующих в пространстве заряженных пылинок. Эти пылинки способны самоорганизовываться в подобие двойных спиралей ДНК и вести себя как живые организмы.
На планете за пределами Солнечной системы впервые нашли воду
Сенсационное заключение сделали американские астрономы, проводившие анализ данных по HD 209458b, полученных от космического телескопа "Хаббл". В феврале этого года исследователи, управлявшие космическим телескопом "Спитцер", уже пытались найти следы водяных паров в атмосфере этой же экзопланеты, однако тогда они потерпели неудачу.
Земному щиту свыше трех миллиардов лет
3,2 миллиарда лет назад, то есть на заре геологической истории, напряженность магнитного поля Земли была уже достаточно велика и составляла по крайней мере половину от своего нынешнего значения. Новые данные, полученные американскими геофизиками, противоречат предыдущим работам такого рода.
Раскрыт секрет алхимических чудо-тиглей
Гессенские тигли обнаруживаются в ходе археологических раскопок по всей Европе, а также в колониальной Америке. Примечательно, что в прежние времена очень многие хотели узнать секрет изготовления "волшебных" тиглей, однако подобные попытки оканчивались, как правило, ничем.
Жизнь на Марсе вытравили ядовитые дожди
Вероятно, на Марсе то и дело высыпается "дождь", состоящий из песчинок перекиси водорода. Возможно, новое исследование американцев позволит наконец найти объяснение загадкам, связанным с "Викингами", которым уже не одно десятилетие.
Жизнь по Вселенной разносится электричеством
Американский эксперт по электротехнике предложил для бактерий такой способ совершения космических "круизов", при котором они могут не только перелетать с планеты на планету в границах одной Солнечной системы, но и перемещаться между различными звездными системами.
Глина подарила земным животным кислород
Активизация различных природных процессов, сопровождаемых отложениями глины, могла привести к решающему и довольно быстрому увеличению концентрации атмосферного кислорода, что в свою очередь послужило толчком к эволюции многоклеточных организмов.
"Кирпичики жизни" в протопланетном облаке
В протопланетном облаке солцеподобной звезды IRS 46 (в районе орбиты, соответствующей будущей "обитаемой зоне") впервые удалось отыскать "кирпичики жизни" - то есть некоторые важные органические соединения, необходимые для зарождения живых организмов.
Гены бодрости и долголетия
Американские ученые выявили генетические структуры, замедляющие старение человеческого организма. Однако "эликсир жизни" появится в аптеках еще не скоро.
Анабиоз становится реальностью
Писатели-фантасты давно освоили анабиоз как превосходный способ отправки космонавтов в многолетние межзвездные путешествия. Не исключено, что теперь эта возможность стала куда более реальной.
Чудеса суператомов
Выявлены и интенсивно изучаются новые парадоксальные свойства небольших скоплений атомов алюминия. Не исключено, что со временем появится новая плодоносная ветвь химической науки, химия суператомов.
Весомое открытие
Биохимики из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе выделили и изучили ген, определяющий динамику жирового обмена в организме. Белок, вырабатываемый благодаря активности этого гена, получил название "липин". Возможно, именно различия в работе липинового гена объясняют, почему одни любители вкусной и обильной пищи страдают от избытычного веса, в то время как другим чревоугодие сходит с рук.
Юбилеи 2005 года: наука, медицина, техника
2005-й - год славных научно-технических дат. Юбилеи отмечают сейсмограф и катушка Румкорфа, старейшая карта и термометр Реомюра, сифилис и бледная спирохета. Но самая славная дата - столетие теории относительности.
Физики создают свою мечту - карманные плазменные суперускорители
Три коллектива европейских и американских специалистов по физике плазмы одновременно опубликовали результаты экспериментов, которые позволяют надеяться на скорое появление мощных и чрезвычайно компактных ускорителей электронов. Создание электронных ускорителей небольших размеров - это давняя мечта ученых.
Иммигрантов уподобят бабочкам
Отследить то место, откуда прибыли подозреваемые в том или ином преступлении, или раскрыть истинное происхождение иммигрантов, ищущих убежище в странах Запада, можно с помощью экспресс-анализа химического состава их волос. По крайней мере так считают британские исследователи.
Умер первооткрыватель структуры ДНК
Фрэнсис Крик, один из первооткрывателей структуры молекулы ДНК и генетического кода, лауреат Нобелевской премии скончался 29 июля в Сан-Диего от рака толстого кишечника в возрасте 88 лет. Уже при жизни Крик стал считаться одним из величайших преобразователей всей биологической науки XX века, хотя в отрочестве он был почти что полным невеждой по части биологии. СМИ долгое время писали об открытии структуры ДНК почти исключительно в связи с работами Крика и Уотсона, да и они сами не всегда были склонны признавать заслуги коллег.
Молекулярные кольца могли бы защитить микробов Венеры
Мысль о том, что живые микробы на Венере могли бы сохраниться и даже размножиться в обширном облачном покрове этой планеты, кажется более чем спорной. Однако некоторые ученые все-таки продолжают развивать подобные теории, они уверены, что некоторые разновидности микроорганизмов, однажды возникнув (или будучи занесены с другой планеты какими-нибудь небесными телами), могли бы найти убежище от смертельной ультрафиолетовой радиации в молекулярных кольцах серы.
Новое оружие против рака
Международный коллектив исследователей обнаружил ранее неизвестный биохимический механизм, который обеспечивает бесконтрольное размножение клеток, претерпевших злокачественное перерождение. Эта информация может привести к созданию принципиально новых методов борьбы с онкологическими заболеваниями.
Новое открытие позволит создать лекарства, улучшающие память и интеллектуальные способности
Сотрудники Юго-Западного университета в Техасе уверены, что им удалось выявить белок, играющий ключевую роль в процессах обучения и запоминания. Полученные с помощью методов генной инженерии мыши, нервная система которых не способна вырабатывать этот протеин, глупы до идиотизма (разумеется, по мышиным меркам).
Исследование американских ученых позволяет раскрыть тайну ожирения
Мечты о панацее от ожирения снова обретают под собой почву. Выяснилось, что индивидуальная восприимчивость к гормону, противодействующему накоплению лишнего веса, - лептину - формируется в пренатальный период и вскоре после рождения. Теперь исследователи пытаются понять, в чем суть такой связи и какую роль играют чисто генетические факторы. Между тем в списке причин преждевременной смерти избыток жировых запасов стоит в США на втором месте после курения и вот-вот окажется на первом.
Ствол для стрельбы по болезням
Кардиологи из Дюссельдорфа впервые в мире использовали соматические стволовые клетки для лечения сердечного заболевания. Врачи из клиники Университета имени Генриха Гейне ввели 46-летнему больному культуру его собственных мультипотентных клеток. Через полтора месяца после этой пересадки пациент почувствовал себя значительно окрепшим. Аналогичные подсадки сделали еще шести больным, состояние которых также изменилось к лучшему.
Всех нас клонировали инопланетяне
Теперь, когда человек научился манипуляциям с генами, его создатели могут наконец общаться с ним без эвфемизмов, рациональным языком науки. Поэтому посланец внеземного разума обратился к Раэлю с просьбой учредить на Земле посольство своей планеты, посредством которого инопланетяне вскоре вступят в официальный контакт с потомками созданных ими гомункулов.