Ладимир Филатов 0,0

Всё взаимодействует со всем, и в этом взаимодействии и есть жизнь. Но как можно «увидеть» взаимодействие молекул? Один из методов, позволяющих исследовать молекулярные взаимодействия, — метод поверхностного плазмонного резонанса (surface plasmon resonance, SPR). Этой технологии можно обучиться на ежегодной научной школе в Институте биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича (ИБМХ). В этом году школа проходила 17–20 апреля и была посвящена применению SPR-технологии для разработки новых лекарств. В рамках школы читали лекции и проводили практикумы по работе с приборами для SPR-измерений.

Современные биороботы создаются по образу и подобию — нет, не своих творцов-изобретателей, а животных. Вдохновившись природным «дизайном», ученые разрабатывают причудливые механизмы, копирующие походку гепарда или саламандры, движения змей и медуз. Недавно в Science вышла статья о мягком киборге — копии ската (надотряд Batoidea). Что за этим стоит — игры разума, праздно блуждающего в дебрях фундаментальной науки, или технологический прорыв будущего?

Воодушевившись «мудрым» устройством биологических объектов, робототехники начали проектировать роботов с полностью или частично мягкими телами. Такие роботы должны быть более стойкими, адаптивными и безопасными при контактах с человеком, чем роботы традиционные — ригидные. Американским ученым удалось преодолеть основные затруднения в проектировании и изготовлении «полумягких» роботов — сложность производственного процесса в целом и сочленения мягких и твердых компонентов в частности. С помощью многокомпонентной 3D-печати они создали робота, жесткость которого плавно снижается от сердцевины к внешней оболочке. Странное на вид создание за счет сжигания бутана и кислорода способно выполнять многочисленные автономные прыжки.

Раньше для оптогенетических манипуляций использовали управляемые светом натриевые каналы, с помощью которых можно было активировать нервные клетки. А теперь биоинженеры создали управляемый светом калиевый канал, с помощью которого можно, наоборот, сбрасывать потенциал на мембранах нейронов и других клеток.

Немецкие ученые расширили возможности молекулярной инженерии, применив для сборки структур из ДНК стэкинг концов двойных спиралей. С помощью этих относительно слабых взаимодействий можно соединять отдельные блоки из ДНК, и, что важно, такие соединения будут обратимыми. Используя лабильные контакты для соединения отдельных блоков, можно управлять их сборкой и манипулировать формой конструкции.

Во всем мире множество людей страдает от дегенеративных поражений сетчатки, которые приводят к полной потере зрения. Однако современные научные достижения дают надежду на то, что в будущем создание кибернетических протезов этого «тонкого» органа станет повседневной операцией. Технологии оптогенетической инженерии позволяют сделать чувствительными к свету не деградировавшие клетки-фоторецепторы, а лежащие глубже ганглионарные клетки, а носимый микрокомпьютер с голографическим передатчиком будет транслировать им закодированный сигнал, имитирующий «выдачу» утерянной сетчатки.

Своим фантастическим прогрессом за последнее столетие биология обязана неслыханному развитию биофизических методов, позволяющих наблюдать за живой материей на уровне отдельных молекул. Однако, несмотря на широчайший арсенал, доступный исследователю, новые способы изучения биологических объектов все продолжают появляться, — причем, основной акцент теперь делается на неинвазивность, то есть минимальное нарушение условий, в которых существуют живые клетки или работают биомолекулы. Интерферометрия обратного рассеяния — новый метод изучения взаимодействия биологических молекул в мембране клеток между собой — основана на изменении параметров лазерного луча, отраженного от взаимодействующих молекул.

Механизм фолдинга белкá — процесса сворачивания цепочки аминокислот в уникальную пространственную структуру — занимает умы множества биофизиков во всем мире, но до окончательного понимания этого вопроса ещё очень далеко. Известно, что равновесие между свёрнутой и денатурированной формами белкá можно сдвинуть, введя в молекулу точечные мутации, а строго определённый их набор может даже привести к появлению новой функции и изменить мотив упаковки полипептидной цепи в пространстве. Мы уже писали об эксперименте, в котором посредством многочисленных мутаций удалось последовательности двух изначально негомологичных белков сделать практически идентичными (88% остатков совпадали), сохранив при этом первоначальную структуру и функции. Теперь те же учёные довели эту пару до «совершенства»: различие в последовательности между двумя разными по строению и функциям белками составило всего один аминокислотный остаток.