Сбор новостей

Изучено взаимодействие древних пород в бассейне Лимпопо

4 недели 1 день ago
 Геологи выяснили, что в процессе взаимодействия древнейших на Земле блоков континентальной коры участвовали нагретые выше точки кипения жидкости, богатые углекислым газом. Выяснить это позволил тщательный анализ графита и микроскопических включений газов в кварце. Лучшее понимание того, как сформировались эти породы, может помочь предсказать механизмы зарождения рудных полезных ископаемых рядом с ними и на участках, появившихся в похожих условиях. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ), его результаты опубликованы в журнале Gondwana Research.

Участки древнейшей на Земле континентальной коры, кратоны (от греческого κράτος — «сила, крепость»), сохранились лишь в нескольких местах на нашей планете. Например, самые древние кратоны — Каапвааль в ЮАР и Пилбара в Австралии, по предположениям ученых, около трех миллиардов лет назад составляли первый суперконтинент, Ваальбару (его название произошло как раз от слов Каапвааль и Пилбара).

Под действием тепла от мантии Земли — порядка 750-1000 °С — породы из основания кратонов преобразовались в так называемые гранулиты, которые как бы опоясывают эти участки древней коры. Кварц, полевой шпат, гранат, пироксен и другие минералы, из которых состоят эти горные породы, придают гранулитам зернистую структуру, благодаря которой они и получила свое название. Геологи не выяснили до конца, что заставляет эти породы подниматься к поверхности. Самые древние из гранулитовых поясов сформировались в архее (три миллиарда лет назад), они лишь на несколько сотен миллионов лет моложе жизни на Земле. Возраст самых молодых гранулитов – полмиллиарда лет.

Рядом с кратоном Каапвааль тоже есть свой древний (2,7 миллиардов лет) гранулитовый пояс. Он расположен на границах ЮАР, Зимбабве и Ботсваны вблизи реки Лимпопо. Это своеобразная природная лаборатория для изучения взаимоотношений древнейших структур континентальной коры, поэтому именно этим гранулитовым поясом и заинтересовались ученые.

«Впервые получены веские основания полагать, что гранитные магмы в неоархейском гранулитовом комплексе Лимпопо (ЮАР) возникали в ходе тектонического взаимодействия этого комплекса с породами кратона Каапвааль при подъеме комплекса из нижней континентальной коры», — рассказывает о своей работе соавтор статьи Олег Сафонов из МГУ имени М.В. Ломоносова.

Согласно одной из моделей, важную роль в образовании гранулитов играют флюиды (жидкости, нагретые до надкритических температур), обогащенные CO2. Установить, работает ли эта модель, может помочь графит, присутствующий в метаморфических породах. Обычно графит образуется при переработке органических остатков или разложении карбонатов (солей угольной кислоты с остатком CO32-), но, поскольку гранулиты образуются на значительной глубине, никаких органических остатков там нет, и механизм формирования другой. Графит образуется в результате взаимодействия гранулитов с мантийными потоками (флюидами), обогащенными CO2, поэтому присутствие графита в гранулитах обычно считают аргументом в пользу вышеупомянутой модели. Его формирование зависит от давления, температуры и других условий, поэтому, изучая графит, можно получить информацию о них.

Геологи проанализировали найденные в гранитных породах гранулитового пояса Лимпопо образцы графита и флюидные включения в кварце — летучие компоненты, законсервированные в мельчайших пустотах минерала в ходе роста кристаллов. Анализ подтвердил, что флюиды с высоким содержанием CO2 принимали участие в формировании этих пород. Изотопный состав углерода также согласуется с моделью участия внешних глубинных флюидов. Сравнив полученные данные с изотопным составом углерода пород древних кратонов, исследователи пришли к выводу, что флюиды проникали в комплекс Лимпопо именно из мантии в ходе его столкновения с кратоном Каапвааль.

Хотя это исследование пород гранулитового пояса Лимпопо было фундаментальным, знание о процессах их формирования может найти применение в поиске полезных ископаемых. «Породы древних кратонов являются источниками большого объема различных рудных компонентов, — поясняет Сафонов. — Магмы и флюиды, возникающие при их преобразованиях, являются переносчиками этих полезных компонентов». Более того, данные об образовании гранулитового комплекса в ЮАР актуальны и для России. Ученые планируют сравнить их условия с данными о формировании гранулитов Лапландского пояса, который контактирует с Карельским кратоном и кратоном Инари на границе России и Финляндии.

Дата публикации: 16 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
shuliak@rscf.ru

Researchers couple artificial atom to acoustic resonator

4 недели 1 день ago
 Researchers from Russia and Britain have demonstrated an artificial quantum system, in which a quantum bit interacts with an acoustic resonator in the quantum regime. This allows the familiar effects of quantum optics to be studied on acoustic waves and enables an alternative approach to quantum computer design, which is based on acoustics and could make quantum computers more stable and compact. The paper reporting the results was published in Physical Review Letters.

"We are the first to demonstrate an interaction between a qubit and a surface acoustic wave resonator in the quantum regime. Previously, resonators of this kind were studied, but without a qubit. Likewise, qubits with surface acoustic waves were studied, but those were running waves, without a resonator. The quantum regime was demonstrated on bulk resonators, but this didn't go far, perhaps due to difficulties in fabrication. We used a planar structure fabricated with existing technologies," says Aleksey Bolgar, researcher at MIPT's Artificial Quantum Systems Lab, where the study was conducted.

The researchers studied the interaction of a superconducting qubit, a transmon, with surface acoustic waves in a resonator (figure 1). The transmon behaves as an artificial atom -- that is, it has a number of energy levels (figure 2) and undergoes transitions between them. The conventional microwave approach is to have one chip holding both the qubit and a microwave resonator supporting and amplifying the wave. In this setup, the qubit can interact with the resonator either by absorbing a photon from it and entering an excited state or by emitting a photon into it and returning to the ground state, provided that the photon frequency corresponds to the transition frequency of the qubit. The resonant frequency of the resonator itself varies depending on the state of the qubit. Therefore, by changing resonator characteristics, it is possible to read information from the qubit.

An alternative approach has recently emerged. Instead microwave radiation (photons), it uses mechanical excitations, or phonons, in the form of acoustic waves. This quantum acoustic approach has been developed to a much lesser extent, compared with its microwave counterpart, but it has a number of advantages.

Since acoustic waves propagate 100,000 times slower than light, their wavelength is accordingly shorter. The size of a resonator needs to "fit" the wavelength used. In a microwave quantum system, the wavelength is about 1 centimeter at best. This means that the resonator needs to be fairly large, but the larger it is, the more defects it has, since they are inevitably present on the surface of the chip. Due to these defects, the lifetime of a qubit state is short, impairing large-scale quantum calculations and complicating the creation of quantum computers. As of now, the world record for the longest lifetime is around 100 microseconds, or one-ten-thousandth of a second. Under the acoustic approach, the wavelength equals roughly 1 micrometer, so it is possible to fit high-quality resonators measuring just 300 micrometers on the chip.

Another problem with microwaves is that the long wavelengths make it impossible to put two qubits into one resonator to enable interaction at different frequencies. As a result, a separate resonator is needed for each qubit (see figure 3). In the acoustic approach, one mechanical resonator can accommodate several qubits with slightly different transition frequencies. This means a quantum chip based on sound waves would be much smaller than those available now. Moreover, acoustodynamics could resolve the issue of quantum system sensitivity to electromagnetic noise.

The authors of the paper used a resonator for surface acoustic waves. These are somewhat similar to seawaves but propagating in solids. Figure 4 shows the chip created in the study. An aluminum circuit is deposited on a piezoelectric substrate made of quartz. The circuit consists of a transmon, a resonator, and two interdigital transducers. The two transducers serve as a transmitter and a receiver. Between them, there is a piezoelectric layer made of a material that converts mechanical stress into electricity and vice versa. A surface acoustic wave generated on the piezoelectric material is caught between the two Bragg gratings of the resonator. The qubit, or transmon, contained in the resonator has two energy levels, and the qubit capacitance is implemented as interdigital transducers. The purpose of the study was to show that the qubit can interact with the resonator, becoming excited and relaxed the way a quantum system would. The measurements were made in a cryostat under temperatures in the tens of millikelvins.

A characteristic feature of the quantum regime is the so-called avoided crossing of energy levels (figure 5). The transition frequency of the qubit can be tuned via an external magnetic field -- to enable this, the transmon is equipped with a SQUID magnetometer. If the frequency of the resonator coincides with the qubit transition frequency, energy splitting is observed in the energy spectrum of the qubit -- that is, one magnetic flux value corresponds to two characteristic transition frequencies. The researchers observed this phenomenon in their chip and showed that the transmon and the acoustic resonator interact in the quantum regime.

The fundamental goal of this research is to demonstrate that the phenomena and effects of quantum optics apply to acoustics as well. In addition, it provides an alternative way to build a quantum computer. Despite microwave-based interfaces achieving an impressive 50-qubit count, which means quantum acoustics still has a long way to go, the latter approach has numerous advantages that might come in handy in the future.

Apart from the staff of MIPT's Artificial Quantum Systems Lab, researchers from MISIS National University for Science and Technology, Moscow State Pedagogical University, and Royal Holloway, University of London, participated in the study.

This research was carried out using the technological equipment of MIPT and was supported by the Russian Science Foundation and the Ministry of Education and Science of Russia.

Дата публикации: 16 июля 2018 метки:  RSF news
shuliak@rscf.ru

Веслоногие рачки Красного моря оказались непритязательны в выборе кораллов

1 месяц ago
 Веслоногим рачкам из Красного моря все равно, на каких кораллах жить. К такому выводу пришел международный коллектив ученых, в составе которых были и сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова. Вопреки предыдущим исследованиям населены все 13 изученных видов из восьми родов грибовидных кораллов оказались одинаковыми сообществами веслоногих рачков. Работа проходила в рамках проекта «Ноев ковчег» при поддержке Российского научного фонда (РНФ), его результаты опубликованы в журнале Molecular Phylogenetics and Evolution.

Веслоногие рачки (подкласс Copepoda) насчитывают свыше 14 000 представителей, а по некоторым оценкам число их видов может достигать и 500 000. Длина их тела обычно не превышает двух миллиметров. Они выполняют важную экологическую функцию, составляя основу пищевых цепей планктона, а отдельные виды переходят к симбиотическим и паразитическим отношениям с другими морскими животными, такими как кораллы, губки, иглокожие, рыбы и киты. На одном коралле можно найти тысячи особей копеподов, принадлежащих десятку разных видов. Их считают симбионтами, однако точная роль этих животных до конца не изучена. Веслоногие рачки могут питаться как тканями, так и выделениями кораллов. Переносят ли они заболевания различной природы (бактериальные, грибковые и вирусные), пока не исследовано.

Ранее считалось, что отдельные виды веслоногих рачков вступают в симбиоз со строго определенными видами животных. Однако изученный в новой работе состав сообщества копеподов на разных видах семейства грибовидных кораллов Красного моря показал, что рачкам не важна видовая принадлежность партнера по симбиозу.

В ходе исследования ученые отобрали на побережье Красного моря образцы 13 видов представителей семейства грибовидных кораллов (Fungiidae), принадлежащих восьми родам. Затем из кораллов извлекали микроскопических ракообразных и исследовали их с помощью лазерного микроскопа и молекулярно-генетических методов. На основе генетических данных биологи установили степень родства симбионтов и проанализировали, насколько ракообразные-симбионты привязаны к определенному виду кораллов.

Фото: подводные фотографии грибовидных кораллов Красного моря – хозяев новых видов симбиотических копеподов. Источник: Ivanenko et al./Molecular phylogenetics and evolution, 2018

«Разнообразие симбиотических копеподов и других беспозвоночных исследовано очень фрагментарно, и это, как оказалось, может вести к неверному представлению о высокой специфичности симбионтов к хозяину. Мы думаем, что в основе очень большого разнообразия симбионтов кораллов лежит не высокая специфичность, которая в отдельных случаях может и проявляться, а три основных причины: разнообразие микрониш, которые предоставляет коралл микроскопическим обитателям, частые случаи эволюционного перехода с одного вида хозяина на другого и, видимо, необычно большое зоогеографическое дробление симбиотических сообществ, населяющих кораллы, — отметил ведущий автора работы Вячеслав Иваненко из МГУ. — Полученные результаты указывают и на то, что микроскопические симбионты умеют находить при помощи чувствительных органов разные виды одного семейства кораллов, но не проявляют предпочтения к какому-то одному виду. Эта слабая, но все-таки имеющаяся специфичность может быть как-то связана с приспособлением симбионтов к защитным механизмам стрекающих кораллов».

Фото: внешний вид новых видов микроскопических ракообразных – копеподов, найденных в Красном море на грибовидных кораллах ; вид снизу, конфокальная микроскопия образцов после выделения ДНК (красные – самки, синие – самцы, искусственная окраска). Источник: Ivanenko et al./Molecular phylogenetics and evolution, 2018

Дата публикации: 13 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Экс-директор ИЦиГа СО РАН Владимир Шумный об освобождении генетики от статуса лженауки

1 месяц ago

ФИЦ «ИЦиГ СО РАН» – крупнейшее фундаментальное научное учреждение страны, занимающееся генетическими исследованиями. Совсем иначе было в конце 1950-х гг., когда первые ученые-энтузиасты еще только съезжались со всей страны в Новосибирск, а генетика формально оставалась в статусе «лженауки». Многолетний (на протяжении 60 лет) сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН, занимавший в том числе пост директора института, а ныне советник РАН, академик Владимир Константинович Шумный рассказал Аcademcity.org о первых годах возрождения отечественной генетики, строительстве Академгородка и радиационном облучении.

Александр Сергеев: «Науку могут контролировать только ученые»

1 месяц ago

-


РАН переводит дух

В РАН в целом удовлетворены только что принятым Госдумой в третьем чтении законом, расширяющим и уточняющим полномочия, функции и задачи Академии наук, заявил 11 июля президент Академии Александр Сергеев. Проект закона был внесен президентом Путиным. А внесенные в него поправки действительно носят сугубо редакционный характер, заверил Сергеев «МК».

Академию почти не видно в научном ландшафте

1 месяц ago

Денег на науку, как известно, всегда не хватает. По данным Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ, если в 2013 году общий объем ассигнований на гражданскую науку из средств федерального бюджета в действующих ценах составил 425,3 млрд руб., то в 2018-м ожидается, что этот показатель составит 369,4 млрд, а в 2020-м – 351,4 млрд. Естественно, возрастает конкуренция за этот ресурс. Кардинально «перепаханное» за последние пять лет поле научных исследований ждет уже окончательное «боронование».

Хроническая тревога вызывает социальный аутизм

1 месяц ago
 Признаки аутизма могут появиться не только из-за наследственных факторов, но и в связи с окружающей средой. К такому выводу пришли ученые из Института цитологии и генетики СО РАН после ряда экспериментов на мышах. Статья ученых опубликована в книге Molecular-Genetic and Statistical Techniques for Behavioral and Neural Research. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

Основными симптомами аутизма – тяжелого расстройства, связанного с изменениями работы мозга – считаются избегание социальных контактов, неадекватность поведения в социальной среде и ограниченное, повторяющееся поведение. По статистике, этим расстройством страдают от 1 до 6 человек на 1000 жителей.

Врачи предполагают, что в развитии аутизма у детей ключевую роль играет взаимодействие некоторых генов или редкие мутации, которые могли оказать сильный эффект в пренатальный или ранний постнатальный периоды. Однако аутизм как наследственное заболевание встречается относительно редко, не более чем у 1-2% людей. Чаще всего его симптомы развиваются под влиянием и генетических факторов, и факторов окружающей среды одновременно. Под последними понимается влияние лекарств и загрязненного воздуха, поступление в организм токсинов, негативное социальное окружение, стресс.

Ученые из Института цитологии и генетики СО РАН провели исследование на мышах, в котором показали, что социальный аутизм может возникнуть после того, как особь долгое время находится в неблагоприятных социальных условиях.

«В отличие от аутизма, который является следствием патологии развития в пренатальном и раннем постнатальном периодах или же может быть наследственно обусловленным, социальный аутизм со схожей симптоматикой может развиваться и во взрослом состоянии у людей при наличии других заболеваний, вызванных длительным негативным воздействием социума», – говорит руководитель работы, доктор биологических наук, профессор Наталия Кудрявцева.

На первом этапе эксперимента ученые формировали у мышей различные типы социального поведения. Для этого самцов помещали в клетки, разделенные прозрачной перегородкой с отверстиями, которая позволяла животным видеть, слышать, воспринимать запахи друг друга, но не давала им контактировать физически. Раз в день исследователи открывали перегородку, провоцируя мышей на агрессию. На основании результатов драк определялся тип поведения каждого самца: агрессивный или подчиненный. После 20 дней проживания во враждебной среде, которая приводила к развитию состояния выраженной тревоги, ученые помещали мышей в клетки с миролюбивым партнером и исследовали, как мыши будут взаимодействовать в этом случае.

Фото: поведение мыши с симптомами аутистического спектра и состоянием выраженной тревожности в реакции на незнакомого партнера (слева) и контрольного самца, проявляющего к нему интерес (справа). Источник: Наталья Кудрявцева

Мыши контрольной группы, поведение которых не было изменено участием в схватках, проявляли интерес к партнеру, хотели с ним общаться. Самцы агрессивного типа редко избегали незнакомого партнера и, как правило, его атаковали. Большую часть времени они хаотично двигались по клетке, что, как считают ученые, может отражать гиперактивность и быть признаком развития дефицита внимания. Агрессивные самцы демонстрировали повторяющиеся стереотипные формы поведения, которые не отмечались у контрольных животных. Особи подчиненного типа, напротив, много сидели в углу, не реагируя на партнера, и активно избегали его. Такие мыши демонстрировали увеличение времени аутогруминга (чистки тела), в их поведении просматривалась заторможенность и индифферентность, которые сохранялись спустя длительное время после помещения в благоприятные условия. Изменения в поведении подопытных мышей напоминали симптомы аутизма у людей. Это говорило о том, что под влиянием факторов окружающей среды возможно изменение социального поведения и появление признаков расстройства, не наблюдавшегося ранее.

«Мы не рассматриваем существенное влияние мутаций или же других наследственно-обусловленных причин развития симптомов аутизма. Есть воздействие негативной социальной среды. В нашем случае – это длительные агрессивные контакты с сородичами, под влиянием которых возникают патологические состояния у животных, в частности, под влиянием хронической тревоги. Они, в свою очередь, приводят к изменению поведения, которое сопровождается снижением коммуникативности и неадекватным восприятием происходящего. Все эти изменения являются основными симптомами аутизма у людей. Подтверждением правильности такой интерпретации поведенческих данных нам дали результаты исследований, показавшие изменение экспрессии генов аутизма в различных структурах мозга, выявленных у больных аутизмом», – заключает Наталия Кудрявцева.

Дата публикации: 11 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Химики МГУ нашли легкий способ определения полезности лекарственных трав

1 месяц ago
 Ученые с химфака МГУ предложили новый способ определения в растениях полиолов и сахаров, применяемых в лекарственных препаратах, передает пресс-служба вуза.

Итоги исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в Journal of Chromatography B: Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences.

Полиолы – это многоосновные сахаридные спирты. Для их усвоения не нужен инсулин, поэтому они могут использоваться в диабетических продуктах.  Организм усваивает их практически полностью. Некоторые полиолы (инозитол, пинитол) используются в лекарственных препаратах. Содержание этих веществ в растених интересно также с точки зрения фундаментальной науки, поскольку позволяет изучить адаптацию растений к внешним условиям.

На сегодняшний день содержание в растениях полиолов и сахаридов выявляется с помощью газовой хроматографии. Тест длится несколько часов и дает высокую погрешность.

Ученые МГУ под руководством чл.-корр. РАН, профессора Олега Шпигуна предложили определять их содержание с помощью гидрофильной хроматографии. Подготовка проб занимает всего час, при этом точность анализа выше.

Дата публикации: 11 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

ИБРАЭ РАН заложил научные основы стратегического планирования в ядерной и радиационной безопасности в России

1 месяц ago

-

Академик Леонид Большов: ИБРАЭ РАН заложил научные основы стратегического планирования в ядерной и радиационной безопасности в России

Академик РАН Леонид Большов – председатель Научно-технического совета № 10 «Экология и радиационная безопасность» Росатома, научный руководитель Института проблем безопасного развития атомной энергетики РАН – рассказал REFNews об участии Института в крупных отраслевых проектах, связанных с решением уникальных наукоемких задач в области повышения ядерной и радиационной безопасности в России.

Пекарские дрожжи помогли биологам МГУ разобраться в лекарственной устойчивости грибов

1 месяц ago
 Биологи МГУ имени М.В. Ломоносова выяснили механизмы, из-за которых патогенные грибы приобретают устойчивость к лекарственным препаратам. Чтобы понять, как устроена система защиты грибов от токсинов, учёные использовали пекарские дрожжи с химерными светящимися белками, необходимыми для защиты. Учёные пытались обмануть защитные механизмы дрожжей, «спрятав» токсичное соединение в митохондриях. Обойти защиту клетки таким образом не удалось: дрожжи «чувствовали» даже адресованные в митохондрии вещества и активировали систему защиты как ни в чём не бывало. Исследование показало, что устойчивость дрожжей (и, возможно, патогенных грибов) к антимикотикам устроена сложнее, чем считалось прежде. Работа проходила в рамках направления «Микроорганизмы и грибы» проекта «Ноев ковчег» (при поддержке Российского научного фонда), её результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.

Устойчивость патогенных микроорганизмов к лекарствам — серьёзная медицинская проблема. Наиболее известны «супербактерии», устойчивые к антибиотикам, но некоторые патогенные грибы тоже приобрели механизмы защиты от антигрибковых препаратов — антимикотиков. Один из таких механизмов — сверхактивация АВС-переносчиков. Такие белки-переносчики находятся в мембране клетки гриба и выбрасывают потенциально опасные вещества из цитоплазмы.

У грибов со множественной лекарственной устойчивостью, в том числе болезнетворных, АВС-переносчики выбрасывают из клетки разные виды антимикотиков, и эффективность лечения от грибковых инфекций существенно снижается. В 2016 году исследовательская группа НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ описала способ подавления множественной лекарственной устойчивости у грибов. Учёные «обманули» защитный механизм дрожжевых клеток с помощью относительно безвредных для микроорганизмов соединений – алкил-родаминов. Эти вещества, как и другие липофильные катионы (умеренно растворимые в воде положительно заряженные ионы), легко проникают через клеточные мембраны. Кроме того, алкил-родамины светятся при облучении и потому часто используются в исследованиях как флуоресцентные красители.

Алкил-родамины загружали бессмысленной работой АВС-переносчики: вместо того чтобы выбрасывать из клетки токсичные для гриба антимикотики, они откачивали красители. Химические свойства липофильных катионов таковы, что, выброшенные из клетки, они тут же возвращаются. В результате большая часть АВС-переносчиков в мембране была занята перекачиванием безвредных красителей, а противогрибковый препарат, добавленный одновременно с алкил-родаминами, накапливался в цитоплазме.

«Когда в клетке повышается концентрация чужеродных веществ, она запускает компенсаторный ответ — начинает производить больше АВС-переносчиков, чтобы быстрее выкачивать потенциально опасные соединения, — поясняет один из авторов работы, старший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ Дмитрий Кнорре. — Мы предполагали, что липофильные катионы не вызовут компенсаторного ответа. Дело в том, что благодаря своему положительному заряду они проникают в отрицательно заряженные органеллы клетки — митохондрии — и накапливаются там. То есть в цитоплазме клетки, обработанной липофильными катионами, не будет значительной концентрации этих веществ. А сенсорные системы грибов, как нам было известно, улавливают чужеродные соединения в цитоплазме. Наш расчёт состоял в том, что в митохондриях клетка не обнаружит посторонние вещества, и сверхактивации АВС-переносчиков не произойдёт».

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи добавили к культуре пекарских дрожжей один из липофильных катионов додецилтрифенилфосфоний (С12ТРР). Обычные дрожжи, которые используются в кулинарии, часто служат модельным объектом для изучения молекулярных механизмов грибов. Для удобства исследования учёные создали химерный белок: одна его часть оставалась такой же, как основной АВС-переносчик у грибов, а вторая представляла собой зелёный флуоресцентный белок. Под облучением такое соединение интенсивно светится, и за его накоплением в клетках можно наблюдать в флуоресцентный микроскоп. Остальные свойства химерного белка не изменились, и в клетке он выполнял функцию АВС-переносчика.

Результаты исследования показали, что взаимодействие с липофильными катионами всё же заставляет клетки дрожжей запускать компенсаторный ответ. В присутствии липофильных катионов дрожжи производили и накапливали заметно больше АВС-переносчиков, чем в обычных условиях. Другие методы также показали увеличение лекарственной резистентности под действием липофильных катионов. Пока неизвестен механизм, который позволяет клетке обнаружить чужеродные соединения в митохондриях. Вероятно, одновременно в ней работает несколько взаимодополняющих систем, реагирующих на потенциально опасные вещества. Реальные принципы их работы ещё предстоит изучить. Авторы планируют проводить будущие исследования как на культуре пекарских дрожжей, так и на патогенных видах грибов.

В работе над исследованием участвовали научные сотрудники факультета биоинженерии и биоинформатики, НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, НИИ митоинженерии МГУ имени М.В. Ломоносова и Института молекулярной медицины ПМГМУ имени И. М. Сеченова.

Дата публикации: 10 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Наночастицы защитят лекарства от агрессивного окисления

1 месяц ago
 Ученые представили инновационный подход к производству композитных микрокапсул с усиленными защитными функциями. Структуры из диоксида церия могут защитить лекарства от внешней среды, также с их помощью можно будет адресно доставить лекарства непосредственно к месту возникновения заболевания. Статья, посвященная этой разработке, была опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. Исследование поддержано грантом РНФ.

На многие лекарства, которые попадают в наш организм, воздействуют различные агрессивные для них вещества. Из-за этого значительно уменьшается их эффективность и поэтому врачам приходится увеличивать их дозировку. Это представляет опасность для организма, поскольку часть препаратов могут действовать на него и негативно — например, из-за своих побочных эффектов или токсичности (последнее характерно для веществ, которые борются со злокачественными опухолями). Соответственно, чем больше таких лекарств попадает в организм, тем выше риск того, что они не только вылечат, но и навредят.

Решить эту проблему помогает адресная доставка фармацевтических препаратов непосредственно к органу, который необходимо вылечить. Делают это с помощью микрокапсул, которые защищают лекарство от агрессивных веществ при доставке к мишени. Благодаря таким микрокапсулам можно также возможность контролируемо высвободить их содержимое.

Сейчас есть различные варианты подобных микрокапсул. Одна из наиболее перспективных разработок — полиэлектролитные микрокапсулы. Они формируются следующим образом: на кальций-карбонатную подложку поочередно наслаиваются полимеры с разным зарядом. При шести-восьми слоях полиэлектролитов капсулы становятся стабильными — они сохраняют свою структуру после удаления кальций-карбонатной подложки и их можно использовать как микроконтейнеры. Однако полиэлектролитная оболочка микрокапсул обеспечивает только «пассивную» защиту инкапсулированных веществ, которая не может противостоять агрессивным средам. В новой работе ученые предложили в качестве одного из слоев полиэлектролита использовать наночастицы диоксида церия, обладающие уникальными антиоксидантными свойствами. Раннее они уже продемонстрировали, что эти наночастицы нетоксичны для нормальных клеток млекопитающих и обладают большим терапевтическим потенциалом.

Ученые заключали в полиэлектролитную капсулу со слоем из наночастиц диоксида церия биолюминесцентный фермент люциферазу и проверяли, сохранится ли активность белка после обработки таких капсул агрессивным агентом — перекисью водорода в высокой концентрации. Исследователи выяснили, что защитный эффект зависит от содержания диоксида церия в оболочке. Варьируя концентрацию наночастиц на поверхности микрокапсулы, можно контролировать уровень экранирования ядра с действующим веществом — от фильтрации активных форм кислорода до их полной блокировки.

«Мы провели комплексный анализ физико-химических свойств микрокапсул с наночастицами диоксида церия и инкапсулированной люциферазой и показали, что они легко воспринимаются нейрональными клетками крыс, — говорит соавтор работы Антон Попов из ИТЭБ РАН. — Эти микрокапсулы нетоксичны и способны защитить клетки от окислительного стресса, вызванного перекисью водорода».

В своей работе ученые показали, что активная защита микрокапсулированных веществ наночастицами диоксида церия весьма перспективна для разработки новых систем доставки лекарственных средств и для диагностики различных заболеваний, в том числе и в агрессивных средах.

Работу выполнили ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (ИТЭБ РАН), Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН (ИОНХ РАН), Томского государственного университета совместно с иностранными коллегами из Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного (ИМВ НАНУ) и Лондонского университета королевы Марии.

Дата публикации: 10 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria