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

Они игнорируют реальность

Чёрные дыры – это то, что случается, когда Вселенная делит на ноль. Они возникают, когда реальность выдаёт критическую ошибку: слишком много вещества в одном месте силой собственной гравитации портит и само вещество, и место, в котором оно находится.

oLogy: лекарство от страха, вранья и шума

Впервые в истории учёный — командир экипажа МКС

28 июля в 18:41 по московскому времени с космодрома «Байконур» осуществлен запуск ракеты-носителя «Союз-ФГ» с пилотируемым кораблем новой модификации «Союз МС-05».

Генетики СПбГУ и врачи Петербурга помогли семье с редкой наследственной патологией родить здорового ребенка

Нут станет морозоустойчивым