Молекулярные основы клеточных механизмов

Липидный фундамент жизни

Жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, невозможно представить без биомембраны, разделяющей «внутренний мир» клетки и всё остальное пространство. Мембрана обеспечивает взаимодействие клетки с внешней средой, избирательно пропуская многие вещества, а также является средой протекания множества биохимических процессов. И хотя большую часть полезной работы выполняют белки, которыми мембрана буквально «нашпигована», роль липидного матрикса не стоит недооценивать. Липиды — это не просто «океан», в котором плавают белки. Это «умный» океан, чьи физико-химические свойства были тщательно подобраны в ходе эволюции так, чтобы создать эффективную платформу для функционирования и взаимодействия мембранных белков.

Наследники клеток HeLa

Для того, чтобы разобраться, что же отличает один тип клеток от другого, специалистам пора отойти от традиционных «бессмертных» клеточных линий и всерьез заняться исследованиями только на стволовых клетках. Похоже, ставшей такой привычной для биологов клеточной линии HeLa пора отправиться на заслуженный покой.

Формирование мембранного потенциала покоя

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Потенциал покоя — это важное явление в жизни всех клеток организма, и важно знать, как он формируется. Однако это сложный динамический процесс, трудный для восприятия целиком, особенно для студентов младших курсов (биологических, медицинских и психологических специальностей) и неподготовленных читателей. Впрочем, при рассмотрении по пунктам, вполне возможно понять его основные детали и этапы. В работе вводится понятие потенциала покоя и выделяются основные этапы его формирования с использованием образных метафор, помогающих понять и запомнить молекулярные механизмы формирования потенциала покоя.

Почти детективная история о том, как элемент-убийца помог возникнуть жизни

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Год назад исследователи из американского Национального аэрокосмического агентства (NASA) сообщили об открытии уникальной способности изучаемого ими микроорганизма использовать в качестве строительного материала для своих клеток... мышьяк! И дело даже не в том, что этот химический элемент с подачи авторов детективных рассказов считается смертельным ядом — в природе существует много микроорганизмов, спокойно переносящих его токсическое воздействие, да и для многоклеточных организмов он в малых дозах бывает полезен. Загадка заключается в том, что атомы мышьяка используются микробом для строительства самого главного компонента клетки — дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), несущей важнейшую информацию, передающуюся по наследству. Но так ли это неожиданно? Возможно, другие представители земных форм жизни также смогли бы «научиться» использовать мышьяк в своих жизненных циклах (в которых обычно задействован ближайший аналог мышьяка — фосфор)? Следует ли называть находку необычных бактерий открытием альтернативных биохимических путей для живых организмов планеты Земля? Попытаемся разобраться в этих вопросах по порядку.

Пептид 2A: два в одном

Статья на конкурс «био/мол/текст»: В статье рассказывается о механизме действия пептида 2А из вируса ящура, при вставке генетической последовательности которого между последовательностями двух других белков, в любой эукариотической клетке произойдет разделение синтезируемой белковой цепочки на две — прямо во время синтеза полипептида внутри рибосомы. Это свойство 2А применяется в биотехнологии для получения нескольких белков с одной РНК. В наших экспериментах показано, что в таком «расщеплении» принимают участие факторы терминации трансляции.

Как работает свертывание крови?

Свертывание крови — крайне сложный и во многом еще загадочный биохимический процесс, который запускается при повреждении кровеносной системы и ведет к превращению плазмы крови в студенистый сгусток, затыкающий рану и останавливающий кровотечение. Нарушения этой системы крайне опасны и могут привести к кровотечению, тромбозу или другим патологиям, которые совместно отвечают за львиную долю смертности и инвалидности в современном мире. Здесь мы рассмотрим устройство этой системы и расскажем о самых современных достижениях в ее изучении.

Неизвестные пептиды: «теневая» система биорегуляции

Уже давно не вызывает сомнений значимость белков для практически любого аспекта существования жизни. Однако их «младшие братья» — пептиды — привлекают незаслуженно мало внимания, обычно считаясь биологически не такими уж важными. Нет, никто не забывает про исключительную роль пептидов в эндокринной системе и антибактериальной защите. Однако ещё двадцать лет назад нельзя было и заподозрить, что пептидный «фон», присутствующий во всех тканях и традиционно воспринимаемый как «обломки» функциональных белков, также выполняет свою функцию. «Теневые» пептиды формируют глобальную систему биорегуляции и гомеостаза, — возможно, более древнюю, чем эндокринная и нервная системы.

Обо всех РНК на свете, больших и малых

Ещё двадцать лет назад молекулярная биология не знала такого удивительного феномена, как РНК-интерференция. Сегодня же у учёных не вызывает сомнения, что это явление принимает участие в широчайшем спектре физиологических процессов у всех живых существ, а её молекулярные посредники — короткие РНК — по разнообразию и специфичности не уступают антителам крови. У простейших РНК-интерференция обеспечивает иммунитет, в частности — защиту от вирусов. У более развитых организмов этот механизм включается в борьбу не только (и не столько) с внешними, но и  с внутригеномными паразитами, а также становится важнейшим регулятором активности генов. На сегодняшний день идентифицированы уже тысячи коротких регуляторных РНК, а механизм РНК-интерференции изучен очень подробно, однако бесспорно и то, что мы наблюдаем пока только верхушку этого айсберга.

D-аминокислоты: не только в зазеркалье

По до сих пор неизвестным причинам в состав белков живых организмов входят преимущественно L-энантиомеры (оптические изомеры) аминокислот, — за довольно редкими и разрозненными исключениями вроде пептидных веществ, образующихся в грибах и бактериях путём нерибосомного синтеза. (Зато сахара находятся преимущественно в D-форме.) Новое исследование выводит D-аминокислоты из «зазеркалья»: обнаружено, что некоторые бактерии — в частности, холерный вибрион и сенная палочка, — синтезируют D-формы аминокислот. Они используются бактериями как связующий компонент пептидогликанового слоя, а также регулируют работу ферментов, ответственных за армирование клеточных стенок.

Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

В настоящее время о ядах змей, скорпионов, пауков, морских моллюсков и анемон сложилось представление как о комбинаторных библиотеках биологически активных соединений, редактируемых в ходе эволюции этих животных. В очерке рассказывается о подобных «библиотеках», созданных пауками.