Радиоуправляемые ферменты

02.12.2018

Белки-ферменты выполняют в наших клетках всю биохимическую работу, но сами ферменты могут работать только в строго определенных условиях. Поэтому ускорить, "усовершенствовать" ферментативную реакцию бывает очень сложно. Например, мы предполагаем, что если повысить температуру, реакция пойдет быстрее, однако фермент не разрешает так сделать. Как и у любого белка, у фермента есть определенная пространственная структура, от которой зависит его функция. Трехмерная структура удерживается физико-химическими связями внутри белковой молекулы, которые могут нарушиться, если температура станет выше оптимальной.

Ученые из Университета ИТМО нашли способ повысить эффективность ферментов, не разрушая их. Были исследованы наночастицы с ферментами внутри: белки заключены в жесткий пористый каркас из наночастиц магнетита. Частицы можно нагреть радиоизлучением - нагревшись, они передают часть энергии ферменту, который от этого начинает работать быстрее, в то время как жесткий каркас ограничивает подвижность разных частей белковой молекулы, не давая ей утратить рабочую форму. В экспериментах с ферментом карбоангидразой, которая в обычных условиях чувствительна к температуре, скорость реакции удалось увеличить в 4 раза, сохранив работоспособность фермента.

Радиоизлучение легко проникает в живые ткани и безвредно для организма. То есть с его помощью можно управлять активностью ферментов в организме и корректировать метаболизм клеток. Авторы работы планируют в ближайшее время опробовать свой подход с наночастицами на других ферментах и попытаться с их помощью повлиять на жизнедеятельность бактерий или клеток - например, заставить их делиться быстрее или медленнее.

<< Назад: Перемещение предметов лучами света 02.12.2018

>> Вперед: Затемнение Солнца для борьбы с потеплением 01.12.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Глюкозамин и когнитивные нарушения 16.10.2026

С возрастом нарушения памяти и мышления становятся все более распространенной проблемой, однако причины того, почему у одних людей легкие когнитивные изменения остаются стабильными, а у других со временем перерастают в деменцию, до сих пор изучены не полностью. Новая работа исследователей Университета Флориды в США указывает на возможную связь одного из широко используемых пищевых добавок с таким переходом. Речь идет о глюкозамине, который обычно принимают для уменьшения дискомфорта в суставах и поддержания их здоровья. Специалисты проанализировали обезличенные медицинские записи UF Health, охватывающие период с 2012 по 2024 год. С помощью искусственного интеллекта они изучили информацию о пациентах с болезнью Альцгеймера и другими связанными с ней деменциями, а также о людях с легкими когнитивными нарушениями. Последние характеризуются заметными проблемами с памятью или мышлением, которые уже выходят за рамки обычных возрастных изменений, но при этом еще не обязательно существенно ...>>

Звук на квантовом уровне меняется скачками, а не постепенно 16.10.2026

В привычном мире звуковые колебания затухают постепенно: струна после щипка вибрирует все слабее, а звон постепенно превращается в тишину. На уровне квантовой физики картина оказывается совершенно иной. Здесь энергия звука существует отдельными порциями, и переход между состояниями может происходить скачкообразно. Исследователи из Стэнфордского университета впервые смогли непосредственно наблюдать такой процесс в реальном времени, зафиксировав квантовые скачки отдельных звуковых частиц. Речь идет о фононах - квантовых порциях механических колебаний, которые можно рассматривать как своеобразный аналог фотонов для звуковых волн. В макроскопическом мире энергия вибрации может уменьшаться практически непрерывно, однако на квантовом уровне такое описание перестает работать. Энергетическое состояние системы изменяется дискретно, переходя с одного уровня на другой. Результаты стэнфордского эксперимента были опубликованы в журнале Science. Чтобы зафиксировать столь быстрый и чувствительн ...>>

Мизофония может иметь выраженную генетическую основу 15.10.2026

Для большинства людей звук жевания, дыхания или сопения остается практически незаметной частью повседневной жизни. Однако у людей с мизофонией такие совершенно обычные звуки способны вызывать мгновенную и крайне сильную негативную реакцию. Причины этого состояния до сих пор изучены недостаточно, однако новое исследование указывает на важную роль наследственности. Полученные данные свидетельствуют о том, что предрасположенность к мизофонии может иметь глубокую генетическую основу. Исследованием занималась команда Медицинской школы Йельского университета, сосредоточившая внимание на семейной истории людей с этим расстройством. В отличие от ряда предыдущих работ, проводившихся преимущественно с помощью дистанционных опросов, на этот раз специалисты непосредственно обследовали 101 человека с мизофонией и членов их семей. Такой подход позволил исследователям оценить не только распространенность состояния среди родственников, но и возможные связи с другими особенностями психического здоро ...>>

Запись магнитных данных с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов 15.10.2026

Системы хранения данных постоянно сталкиваются с необходимостью одновременно увеличивать скорость записи, плотность информации и энергоэффективность. Один из возможных путей решения этой задачи связан с использованием света для управления магнитными состояниями материала. Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод, в котором специально сформированные лазерные импульсы позволяют изменять направление намагниченности, открывая перспективу создания более быстрых и компактных магнитных устройств памяти. Главное отличие нового подхода заключается в том, что исследователи управляют не составом магнитного материала, а характеристиками самого лазерного излучения. Ультрабыстрый лазер концентрирует энергию на микроскопическом участке поверхности. Когда диаметр светового пятна становится меньше 1,36 мкм, специалистам удается переключать направление намагниченности независимо от спиральности света, то есть направления вращения его поляризации. Это позволяет отказаться от ...>>

Биокаталитический способ получения хиральных оксазолидинонов 14.10.2026

Химия все чаще обращается к биологическим молекулам, чтобы сделать синтез сложных веществ более точным и эффективным. Особенно важны такие технологии при создании соединений, у которых одинаковый химический состав может сопровождаться разным пространственным расположением атомов и, следовательно, различными свойствами. Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Питтсбурга предложили новый биокаталитический подход, позволяющий получать хиральные оксазолидиноны непосредственно из простых неактивированных алкенов. В основе предложенного метода лежит последовательность из двух реакций - азиридинирования и последующего расширения цикла. Этот каскад запускается с помощью гемопротеина, который выполняет функцию катализатора и позволяет направлять химическое превращение в нужную сторону. В результате из относительно простого исходного соединения формируется более сложная циклическая структура с заданной пространственной конфигурацией. Особенно существенным ...>>

Случайная новость из Архива Однолинзовая полевая 4D-камера 22.08.2017 Способность роботов и самоуправляемых автомобилей к восприятию окружающего мира во многом зависит от используемых в их конструкциях датчиков и камер. Не так давно исследователи из Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Сан-Диего закончили разработку новой 4D-камеры Monocentric Light Field Camera, благодаря которой роботы смогут получить гораздо улучшенное "зрение". При этом, в конструкции новой камеры содержится всего одна сферическая линза, что обуславливает ее простоту и обеспечивает угол обзора в 138 градусов. Вышеупомянутые сферические линза были разработаны в свое время в рамках программы Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DRAPA под названием Soldier CENtric Imaging with Computational Cameras (SCENICC). Объектив камеры с такой линзой охватывает одну третью часть от круговой области, при этом, разрешающая способность 4D-камеры составляет 125 Мегапикселей. Отметим, что в предыдущем варианте 4D-камеры использовались оптоволоконные линии, которые служили для развертки сферического изображения на плоскость фотосенсора. Такой подход работал, но его реализация была слишком дорогостоящей. Новая камера обходится без оптоволоконных линий, вся работа по цифровой обработке сигналов и реализации технологии световой полевой съемки ложится на плечи алгоритмов, разработанных специалистами из Стэнфордского университета, что снабжает делаемые камерой снимки "четвертым измерением". Основой технологии световой полевой съемки является вычисление направления лучей света, попадающих в линзу объектива. И полученные данные о направлении комбинируются в конечном файле с традиционными "двухмерными" данными, считываемыми с фотосенсора. Точно такая же технология реализована в потребительских полевых камерах Lytro, она позволяет сфокусироваться на произвольной точке изображения уже после того, как снимок был сделан. Эта же функция позволит роботам фокусироваться на изображениях различных объектов, убирая помехи, такие, как пыль, дождь или туман. Помимо этого, данные снимка 4D-камеры позволят роботу вычислить расстояние до объекта с достаточно высокой точностью. В настоящее время исследователи создали один опытный образец 4D-камеры, который является доказательством работоспособности использованных технологий. После некоторых доработок как конструкции камеры, так и ее программного обеспечения, эту камеру можно будет использовать в конструкциях роботов, способных действовать в сложной окружающей среде, в автомобилях-роботах, в системах виртуальной и дополненной реальности.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026