Поиски истоков жизни на Земле открыли новые тайны клеток человека
17.01.2023 17:58Один из них имеет отношение к происхождению жизни или, точнее, к происхождению белков — тех биологических молекул, которые необходимы для жизни. Как маленькие сегменты белков, плававшие в "первичном бульоне" — влажной, богатой органическими молекулами среде, которая, как считается, существовала на Земле около четырех миллиардов лет назад, — превратились в гораздо более крупные и сложные белковые молекулы, которые мы знаем сегодня?
Стремясь ответить на этот вопрос, ученые в лаборатории покойного профессора Дана Тауфика и их коллеги математически реконструировали возможного давно потерянного предка современных белков. В их модели этот предок состоял из двух небольших белковых сегментов или пептидов с почти идентичными последовательностями аминокислот — пептидное «слово», повторяющееся дважды, чтобы получить простую белковую «фразу». Это повторение предполагало, что некоторые из первых белков могли быть созданы путем объединения последовательностей аминокислот.
Чтобы воспроизвести этот процесс в лаборатории, ученые синтезировали свой гипотетический белок-предок, разрезали его на две части, а затем поместили получившиеся пептидные «слова» в воду. Сначала они не могли найти никаких признаков того, что слова собирались в пары, но когда доктор Лиам Лонго, в то время научный сотрудник лаборатории Тауфика, добавил в смесь определенное количество РНК, которая могла быть доминирующей молекулой в безжизненном мире, вода вдруг помутнела. Под микроскопом Лонго увидел, что положительно заряженные пептиды конденсировались в капли, соединяясь с отрицательно заряженной РНК.
На самом деле чуть более десяти лет назад ученые обнаружили, что подобные капельки естественным образом присутствуют внутри наших клеток сегодня. Эти поразительные конструкции представляют собой структуры из одних только белков или белков с РНК или ДНК; они образуют что-то вроде капель масла в воде за счет разделения фаз между двумя жидкостями. Внутри капель белки могут достигать концентраций, в сотни раз превышающих их концентрацию снаружи. Однако многое еще неизвестно о механизмах образования этих капель и для каких целей они служат в клетках — например, применяются ли они для хранения или выполнения каких-то регуляторных функций.
Тут и сошлись две биологические загадки. Дан Тауфик, работавший в отделении биомолекулярных наук Института Вейцмана, предпринял исследование капель пептид-РНК, чтобы выяснить, могли ли они играть роль в происхождении белков, но было ясно, что это исследование может также пролить новый свет на роли, которые сегодня подобные капли играют в организме человека.
Тауфик и его коллеги предположили, что в еще безжизненном мире капли пептидной РНК, образовавшиеся в первичном бульоне, могли служить "протоклетками", предшественниками современных живых клеток. Капли помогали собрать пептиды вместе и дать им возможность создать двойные структуры, называемые димерами: пары пептидных молекул, притянутые друг к другу молекулярными силами. Позже димер может слиться в единую молекулу, создав исходный белок из двух "слов", подобный тому, который реконструировали ученые.
Однако поиск доказательств существования таких димеров был проблематичным, поскольку их нельзя было обнаружить стандартными методами, применимыми к растворам - они обладают слишком низкой резолюцией. Чтобы преодолеть это препятствие, Тауфик и его коллеги объединились с профессором Даниэлой Гольдфарб с отделения химической и биологической физики Вейцмана, которая изучает структуру и динамику белков с помощью электронного парамагнитного резонанса.
Гольдфарб и ее коллеги решили искать димеры, предложенные Тауфиком, пометив пептиды "спиновыми метками", крошечными молекулами, обладающими особыми магнитными свойствами, изготовленными в лаборатории профессора Нормана Метаниса в Еврейском университете в Иерусалиме. Когда меченые пептиды затем помещают в магнитное поле, метки могут действовать как "шпионы", сообщая о свойствах пептида, к которому они прикреплены. Таким образом, когда ученые провели эксперимент, называемый двойным электрон-электронным резонансом, в котором они применили серию микроволновых импульсов к раствору, содержащему пептиды, они смогли определить, насколько далеко пептиды находятся друг от друга, улавливая определенные магнитные взаимодействия между молекулами-метками.
Во время поисков случилась трагедия. 4 мая 2021 года Тауфик разбился насмерть в результате несчастного случая при скалолазании. И буквально на следующий день доктору Манасу Силу, научному сотруднику лаборатории Гольдфарба, удалось найти димеры в растворе пептида. Исследователи доказали, что пептиды действительно связываются с РНК в каплях: они подтвердили это, обнаружив замедление движения своих "шпионов". Затем они решили проследить магнитные взаимодействия между "шпионами". Ученые проанализировали множество различных соотношений РНК и пептидов, пока им не удалось доказать существование димеров внутри капель.
«Мы обнаружили, что связывание с РНК усиливает образование димеров», — говорит д-р Сил, руководивший этими экспериментами. «Видимо, такое связывание помогает пептидам находить друг друга, так же как два человека, разделенные большим расстоянием, могут легче найти друг друга, если они держатся за одну и ту же веревку».
Результаты исследования показывают, что в древнейшем прошлом нашей Земли подобные капли могли быть "тиглями" для критического шага в эволюции белка, сделав возможным переход от коротких пептидов к более длинным белкам, которые складываются в сложные структуры, позволяющие им выполнять биологические функции. Одной из первых таких функций было связывание с нуклеиновыми кислотами, такими как РНК или ДНК, что является необходимым первым шагом в стимулировании экспрессии генетического кода.
Эти открытия также могут оказаться полезными для понимания того, что происходит внутри капель, которые участвуют во множестве фундаментальных клеточных процессов как в здоровом, так и в больном организме человека. Например, считается, что дефекты в механизмах образования капель способствуют нейродегенеративным заболеваниям; глубокое понимание этих механизмов и того, как они влияют на структуру белка, может указать на новые методы диагностики и лечения.
Источник: MFA
Фото: Профессор Дан Тауфик/Пресс-служба Научного Института им. Вейцмана
Читайте также:
«Супер-пробка» Института Вейцмана для вируса COVID-19
Исследователи израильского Института Вейцмана вместе с партнерами из французского Института Пастера...
Ученые Института Вейцмана «взломали» код природного редактора РНК
Открытие позволит повысить эффективность исправления генетических мутаций,...
Ученые Института Вейцмана научились выращивать мышиные эмбрионы вне матки
Новый метод позволяет наблюдать за развитием эмбриона в режиме реального времени.
Израильские искусственные клетки производят вирусы для безопасных исследований
В Институте Вейцмана создан миниатюрный "конвейер" по производству и сборке белковых элементов структуры вируса....
Компьютерные «запчасти» могут дать толчок дизайну белка
С помощью компьютера израильские исследователи моделируют эволюцию белков, создавая структуры, не существующие...Лента новостей:
Региональный совет Шомрон опубликовал видеоролик, посвященный возвращению еврейских поселений в Северную Самарию спустя 21 год после реализации плана размежевания в 2005 году. В фильм вошли редкие архивные кадры, снятые фотографом Габи Ньюманом на крыше крепости в поселении Са-Нур в день его эвакуации. На них запечатлены последние минуты противостояния жителей с силами безопасности.
ЦАХАЛ предотвратил теракт в Северной Самарии: задержаны четверо боевиков «Исламского джихада»
Бойцы ЦАХАЛа при содействии ШАБАКа...
ЦАХАЛ ликвидировал пятерых боевиков ХАМАСа и «Исламского джихада» на юге сектора Газа
ЦАХАЛ ликвидировал пятерых боевиков...
Названо имя подростка, погибшего при взрыве во время школьной экскурсии в Верхней Галилее
Погибший — Элазар Яир Виленский, ученик 9-го класса религиозной школы «ОРТ Маалот».
Нетаниягу посетил пострадавших при взрыве в Галилее и обратился к гражданам Израиля
Премьер-министр Биньямин Нетаниягу вечером в понедельник, 12 октября, посетил больницу «Рамбам» в Хайфе,...
СМИ: Оманский второй пилот Flydubai Хамам аль-Хамами, пытавшийся захватить самолет, летевший в Тель-Авив, заявил на допросе в Объединенных Арабских Эмиратах, что задумал нападение еще до того, как устроился в авиакомпанию.
Израиль развернул в Нью-Йорке масштабную кампанию против Ирана на фоне Генассамблеи ООН
В центре Манхэттена, включая Таймс-сквер и район штаб-квартиры ООН,...
Предотвращен теракт против еврейской общины Манчестера
Двое мужчин задержаны в центре Манчестера по подозрению в подготовке нападения на еврейскую общину; операция...
Трамп в ООН: сделка с Ираном или «полное уничтожение Исламской Республики»
Президент США Дональд Трамп, выступая во вторник, 22 сентября, на 81-й сессии Генеральной Ассамблеи ООН в Нью-Йорке,...
Глава МИД Гидеон Саар открыл посольство Израиля в Словении
Министр иностранных дел Гидеон Саар торжественно открыл посольство Израиля в Словении. Это первое в истории постоянное...
Трамп предложил переименовать Ормузский пролив в «пролив Трампа»
Президент США Дональд Трамп предложил переименовать Ормузский пролив в «пролив Трампа».
Лето в бокале: освежающие коктейли AMOR для ярких вечеров
Лето создано для лёгкости, новых впечатлений и красивых моментов. Вечер на балконе, встреча с друзьями,...
Grant's 12 Years Triple Wood: три бочки, которые меняют характер виски
В мире шотландского виски срок выдержки уже давно перестал быть единственным...
Отмечаем День независимости США американским виски: культовые бренды, любимые вкусы и настоящая свобода
4 июля отмечается День независимости США – веселье, традиции и хорошая еда. Нет лучшего способа...
Global Wine & Spirit расширяет портфель: на рынок Израиля выходят новые шотландские виски Naked Malt и The Famous Grouse
Компания Global Wine & Spirit, один из ведущих импортёров...
Duty Free возвращается: James Richardson возобновляет полную работу в Бен-Гурионе
После длительного периода ограничений магазины James Richardson Duty Free в аэропорту...
Учёба в Ариэле: строим будущее в Израиле
Ариэльский университет – это израильский исследовательский университет, который сочетает академическое превосходство,...
Сине-белый интеллект: Израиль берет курс на мировое лидерство в ИИ
Израиль переходит к практической реализации национальной программы, главной целью которой...
Правительство Израиля утвердило национальную программу развития искусственного интеллекта
Правительство Израиля утвердило национальную программу...
В Израиле внедрят новую систему для обмена данными между министерствами
Разработанная для армии технология поможет государственным ведомствам быстрее обмениваться информацией, принимать...
Маск: Израиль — мировой лидер по инновациям на душу населения
Илон Маск высоко оценил израильскую технологическую индустрию и назвал Израиль одним из мировых лидеров по количеству...
После подтверждения еще одного случая заболевания, вызванного амебой Naegleria fowleri, и проведения профессиональной оценки ситуации Министерство здравоохранения обновляет рекомендации для населения относительно купания в озере Кинерет.
Нетаниягу открыл учебный год в школе в Рамле
Премьер-министр Биньямин Нетаниягу открыл учебный год в школе в Рамле и пожелал всем учащимся Израиля успешного и плодотворного...
Минздрав: получено сообщение еще об одном человеке с подозрением на заболевание лихорадкой Эбола
Министерство здравоохранения сообщает, что получена информация...
Минздрав: обнаружены комары, зараженные вирусом лихорадки Западного Нила
Министерство охраны окружающей среды и Министерство здравоохранения сообщают об обнаружении комаров, зараженных вирусом...
Минздрав: загрязнение водоемов на севере
Министерство здравоохранения и Министерство охраны окружающей среды сообщают о превышении допустимых показателей загрязнения воды...
Респираторные вирусы в разгар лета
У каждого второго ребёнка больничная касса «Меухедет» диагностировала респираторное заболевание
Кнессет утвердил окончательную схему компенсаций за операцию «Рык льва»
Кнессет утвердил в итоговом чтении окончательную схему компенсаций...
Финкомиссия Кнессета утвердила схему компенсаций бизнесу за войну с Ираном
Финансовая комиссия Кнессета одобрила ко второму и третьему чтениям...
В Израиле падает спрос на жилье без защищенных комнат
Во время войны структура спроса на жилье в Израиле заметно изменилась....
Кнессет утвердил госбюджет Израиля на 2026 год
Государственный бюджет Израиля на 2026 год был окончательно утвержден Кнессетом во втором и третьем...
Курс шекеля достиг 30-летнего максимума
Шекель укрепился по отношению к доллару, достигнув 30-летнего максимума.
Фронтмен культовой британской группы Culture Club и одна из главных поп-икон 1980-х Бой Джордж опубликовал в социальных сетях песню עוד נרקוד — We Will Dance Again («Мы снова будем танцевать»), посвященную Израилю, еврейскому народу и памяти жертв резни ХАМАСа 7 октября 2023 года.
Brilliantos сингл «На 105-й волне»
Brilliantos сразу на нескольких континентах. Группа объединила Израиль, Польшу и Беларусь. Трек «На 105-й волне» рассказывает о двух...
Репатриантка, которая пишет на иврите. Признание Олеси Кантор - в Израиле и за его пределами.
Олеся Кантор приехала в Израиль в 1995 году, в 24 года, иврита не зная....
Ноам Беттан вывел Израиль в финал «Евровидения» на фоне протестов и бойкота
Израильский представитель Ноам Беттан прошел в гранд-финал «Евровидения-2026» после первого полуфинала в Вене....
Впервые на экране: история бойцов религиозно-национального сектора в новом документальном фильме «Дорогой мой сын»
В канун Дня памяти: на канале «Кан 11» выйдет фильм «Дорогой мой сын», созданный при поддержке...
Испания отказалась транслировать Евровидение-2026 из-за участия Израиля
Испанский общественный вещатель объявил, что не будет транслировать конкурс "Евровидение-2026"...
Маджнун приехал
Мне думается, что причина создавшейся ситуации, равно, как и практически всемирного осуждения Израиля кроется...
7-10. Давайте называть все своими именами. Часть 1.
Мы обязаны больше не останавливаться....
Премьер не стоит на границе
Чем больше я думаю о трагедии 7 октября, тем больше крепнет во мне убеждение,...
Парадокс хуситов
Почему превосходство в способности разрушать не всегда дает такое же превосходство в способности принуждать....
Религия социальных благ
Во Франции социальные блага — это не просто пункты коллективного...
Репатриация продолжается, а правила меняются
Процесс репатриации в Израиль продолжает...
Репатриация в условиях войны: психологическая поддержка новых репатриантов
Сегодня тысячи новых репатриантов в Израиле оказались в ситуации,...
Организация «Маса» удостоена «Иерусалимской премии за вклад в единство еврейского народа»
В резиденции президента Израиля в Иерусалиме состоялась сегодня, 29...
Празднуем Песах на иврите: что нужно знать новым репатриантам
Вы, конечно, знаете, что такое маца. А Агада? А херут? Если вы новый репатриант, вам пригодятся базовые слова и фразы на иврите, связанные с...
Как сегодня работают частные ульпаны в Израиле?
В конце 2024 года многие новые репатрианты столкнулись с проблемой: Министерство алии и интеграции временно остановило программу «Ваучер» по изучению...
Олимпийский пиар, или «Как победить Олимпиаду»
После утверждения России, что у них украли золотую медаль по художественной гимнастике, Ядида написал сатирический...
Наши резервы
Мне совершенно не мешает ходить "оборванцем". И вот я вышел из дома в своем обычном виде по делам на угол Бегин-Каплан. В разгар...
Проверка Бузагло
"-Как дела, милые? — спросил входящий в зал человек. -Репетируем удивлённое выражение лица! — ответили многоуважаемые."












