Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
12 ноября 2018, понедельник, 22:54
Facebook Twitter VK.com Telegram

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

СКОЛКОВО

РЕГИОНЫ

26 декабря 2017, 16:51

«Фосфатные мостики» обеспечивают подвижность молекул полисахаридов

Зарегистрированные ядерные эффекты Оверхаузера и трехмерные структуры дисахаридов с фосфатным мостиком
Зарегистрированные ядерные эффекты Оверхаузера и трехмерные структуры дисахаридов с фосфатным мостиком
Алексей Гербст

Исследователи из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского (ИОХ) РАН изучили строение особой группы олигосахаридов, что поможет в создании новых лекарств, а также вакцин и препаратов для исследований иммунитета. Научные статьи о работе опубликованы в Scientific Reports и Carbohydrate Polymers. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).

На поверхности клеток бактерий и грибков находятся длинные углеводные молекулы – полисахариды. Фрагменты этих молекул (олигосахариды) могут быть использованы как основа для создания вакцин, защищающих организм человека от грибковых и бактериальных возбудителей инфекции. Ученые узнали, как тип соединения между звеньями влияет на свойства этих молекул и выяснили, что делает их более подвижными. Затем та же группа изучила свойства полисахаридов с поверхности дрожжей Kuraishia capsulata.

Полисахариды – крупные органические молекулы (биополимеры) из углеводных звеньев, соединенных «мостиками», которые могут состоять из разных химических элементов. Более короткие цепочки называются олигосахаридами. В большинстве случаев части углеводной цепи связывает единственный атом кислорода – кислородный мостик. Так связаны глюкоза и галактоза в молекуле лактозы (в «молочном сахаре»). В других случаях, например, между звеньями внутри одной цепи ДНК, эти мостики состоят из фосфатного остатка (–PO4).

Конформации (пространственные формы) поли- и олигосахаридов, в которых звенья связаны через кислородный мостик, хорошо изучены методами спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Дело в том, что, если поместить вещество в постоянное однородное магнитное поле, у протонов, составляющих атомные ядра (и, как следствие, у ядер в целом), появляется выбор: ориентировать свой магнитный момент по направлению магнитного поля или против него. Из-за перехода протона из одного состояния (например, по направлению магнитного поля) в другое (например, против него) может выделиться или поглотиться квант энергии. Однако один квант слишком мал, чтобы его заметить, поэтому регистрируется сразу множество квантов энергии, которые поглотились или выделились при одновременном переходе в другое состояние протонов во многих ядрах в образце вещества. Одновременные переходы порождают более сильный сигнал. Частоты этих сигналов тонко зависят от химического окружения конкретного ядра и межъядерных расстояний, что дает в результате спектр, который называют спектром ЯМР.

Для исследования олигосахаридов с фосфатными мостиками между звеньями существующие методики не годятся, потому что фосфатный остаток больше кислорода, и при таком типе соединения расстояния между атомами соседних звеньев слишком велики. Тем не менее ученым из Института органической химии РАН удалось зарегистрировать так называемые ядерные эффекты Оверхаузера между ядрами водорода в звеньях олигосахаридов с фосфатными мостиками.

«Регистрация ядерных эффектов Оверхаузера – это одна из методик магнитного резонанса, которая позволяет узнавать усредненные расстояния между двумя атомами в молекуле, – поясняет кандидат химических наук Алексей Гербст, старший научный сотрудник Лаборатории химии гликоконъюгатов ИОХ РАН. – Если мы через магнитное поле воздействуем на частоту одного из атомных ядер, это порождает изменения в интенсивности сигналов других ядер, и величины этих изменений определенным образом зависят от расстояния между ними».

Такое влияние ядер друг на друга помогает определять структуру и форму биологических молекул в растворе. Однако спектры ЯМР дают информацию не об одной-единственной молекуле, а об усредненном поведении всех молекул в образце. Вклад отдельных молекул в это состояние вычислить так же непросто, как оценить состояние каждого пациента по средней температуре по больнице. Поэтому, чтобы определить структуру отдельных подвижных молекул раствора, ученые применили компьютерное моделирование.

Моделирование показало, что углеводные цепи, звенья которых соединены фосфатными мостиками, очень подвижны. Причина этой подвижности – две дополнительные (по сравнению с кислородными мостиками) связи в фосфате, вокруг которых возможно свободное вращение. Эти данные можно далее использовать для моделирования трехмерной структуры природных полисахаридов. Одним из таких соединений стал фосфоманнан, находящийся в составе клеточной стенки дрожжей Kuraishia capsulata. Культивировали биомассу дрожжей Kuraishia capsulata микробиологи из Института биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г. К. Скрябина Российской академии наук (ИБФМ РАН). Поскольку дрожжи родственны патогенным грибкам, знания об их полисахаридах можно применить и в работе с молекулами на поверхности клеток грибков рода Candida, вызывающих поражения кожи. Также данные о подвижности фосфатных мостиков очень полезны для моделирования олигосахаридов с нужными свойствами, в том числе способных взаимодействовать с конкретными белковыми рецепторами.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Loading...
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi Адыгея акустика Александр Лавров альтернативная энергетика «Ангара» антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика аутизм Африка бактерии бедность библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса Византия викинги вирусы военная полиция Вольное историческое общество воспитание Вселенная вулканология гаджеты генетика география геология геофизика глобальное потепление гравитация грибы грипп дельфины демография демократия дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение змеи зоопарк зрение Иерусалим изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам исламизм история история искусства история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура картография католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ кельты киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор космос криминалистика культура культурная антропология Курская область лазер Латинская Америка лексика лженаука лингвистика Луна льготы мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования Международный арбитражный суд в Гааге местное самоуправление Металлургия метеориты микробиология микроорганизмы Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг моллюски Монголия музеи НАСА насекомые научный юмор неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны облачные технологии обучение общество одаренные дети онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты педагогика перевод персональные данные планетология погода подготовка космонавтов политика право преподавание истории приматы продолжительность жизни происхождение человека Протон-М психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы РадиоАстрон ракета растения РБК РВК РГГУ религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Российская империя Русал русский язык рыбы Сергиев Посад сердце Сингапур сланцевая революция смертность СМИ Солнце сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология финансовый рынок фольклор химия христианство Центр им.Хруничева черные дыры школа эволюция экология эмбриональное развитие эпидемии эпидемиология этнические конфликты этология Юпитер ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 495 980 1894.
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.