FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Химики МГУ объяснили природу сверхбыстрой реакции в зрительных фоторецепторах

Сотрудники химического факультета МГУ совместно с коллегами из Орхусского университета (Дания) установили механизм и определили скорость инициируемой светом реакции для молекулы, отвечающей за возникновение зрительного сигнала, – одного из самых быстрых биохимических превращений в природе. Работа ученых опубликована в журнале Nature Communications. Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда.

Процессы, происходящие в природе под действием света, такие как фотосинтез у растений, зрение у позвоночных, сопровождаются химическими превращениями хромофорных групп фотоактивных белков – небольших молекул, отвечающих за поглощение кванта световой энергии. Ученые десятилетиями изучают факторы, влияющие на высокую эффективность светозависимых биохимических процессов в живых организмах. Фотохимические превращения в живых системах происходят с невероятными скоростями – на временах порядка сотен фемтосекунд. Основной частью светопоглощающих белков зрительной рецепции является молекула ретиналя, система двойных связей которой отвечает за поглощение света в видимом диапазоне.

Химическая «основа» зрения – изменение положения заместителей у двойных связей ретиналя, так называемая цис-транс изомеризация. Механизм изомеризации ретиналя у бактерий и у животных различаются: при поглощении фотона цис-форма переходит в транс-изомер у животных, а у бактерий наоборот – транс-изомер ретиналя переходит в цис-форму. Кроме того, у молекул ретиналя «разных царств природы» изомеризуются разные двойные связи. Времена этих превращений ранее определили как для одиночных молекул ретиналя в растворе, так и в составе светочувствительных белков – зрительных фоторецепторов. Оказалось, что во многих случаях скорость фотоизомеризации в растворе падает в сотни раз. В связи с этим возник фундаментальный вопрос, оказывает ли белковое окружение ускоряющее (каталитическое) воздействие на реакцию, или оно просто защищает молекулу ретиналя от воздействия растворителя.

Российские и датские ученые впервые ответили на этот вопрос, долгое время остававшийся без ответа. Для этого датскими учеными был разработан новый экспериментальный метод для исследования заряженных биологических хромофоров в газовой фазе с использованием фемтосекундной спектроскопии с временным разрешением и современных ион-накопительных технологий. Подготовка к таким экспериментам и их проведение занимает несколько лет. Сотрудники лаборатории квантовой фотодинамики, созданной недавно на химическом факультете МГУ по программе развития Московского университета, провели анализ результатов и интерпретировали полученные данные с помощью квантовохимических расчетов высокого уровня точности. Моделирование механизмов фотохимических реакций требует огромной вычислительной мощности. Расчеты российские химики проводили на суперкомпьютерном комплексе«Ломоносов» Московского университета. Ученые установили, что фотоизомеризация ретиналя в газовой фазе действительно может быть очень быстрой - сотни фемтосекунд для цис-изомера, и медленной - несколько пикосекунд для полностью транс-изомера. Таким образом, ученые выяснили, что первичная фотохимическая реакция в белках зрительной рецепции проходит так же быстро, как и для изолированной молекулы ретиналя. Бактериальные родопсины, напротив, значительно ускоряют реакцию и, более того, меняют специфичность реакции изомеризации.

«Наши результаты показывают возможность принципиально нового подхода в исследованиях фотохимических реакций в белках. Изучение эталонных реакций, таких как превращения изолированных молекул, помогает сделать заключение о том, как функционируют белки и какова роль белкового окружения», - рассказала один соавторов, доцент, к.ф.-м.н. Анастасия Боченкова.

 

Изображение  Фотоизомеризация ретиналя - первичный процесс при передаче зрительного сигнала // Источник: Анастасия Боченкова / МГУ

 

Источник: Пресс-служба МГУ

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Коллайдер нашли в небе

Мюонные детекторы, установленные в лаборатории лондонского Университетского колледжа, указали на то, что в верхних слоях атмосферы Земли постоянно образуются бозоны.

Новый вид «азиатского ландыша»

Младший научный сотрудник кафедры высших растений биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова Николай Вислобоков проанализировал цветки растения рода Aspidistra

Учёные МГУ предложили новый метод диагностики ранних стадий рака простаты

Киборг - находка для шпиона

Похоже, скоро у секретных агентов появится новое средство слежения за врагами: биологи работают над созданием насекомых-киборгов, способных подчиняться воле человека.

Калорийная электороника

Один из вариантов будущего медицинской диагностики может выглядеть в форме съедобной электроники, изготовленной при помощи специализированного трехмерного принтера.