Срочные новости раздела
Физики МГУ сконструировали искусственную мембрану клетки новым способом

Физики МГУ сконструировали искусственную мембрану клетки новым способом

Ученые физического факультета МГУ совместно с коллегами из университета Ахена (DWI, RWTH) сконструировали аналог мембраны клетки из особого гребнеобразного полимера и описали его свойства с помощью компьютерного моделирования. Полученная мембрана обладала гибкостью и адаптивностью, имела толщину, близкую к биологической клеточной мембране, а также смогла образовать гибридную протоклетку путем слияния с мембранами липосомы и бактерии. Полученный результат открывает новые перспективы в создании искусственной клетки и поможет улучшить метод адресной доставки лекарств.

Клеточная мембрана со структурными слоями© Nickels et al, 2017

Уже длительное время ученые стараются искусственно воссоздать клеточную мембрану. Можно говорить об успехе, если такая конструкция устойчива к внешним воздействиям, гибка, близка по толщине к биологическим мембранам, а также в нее можно встроить особые белки, обеспечивающие избирательное пропускание.

Одной из самых простых подобных структур является липосома — замкнутый в сферу бислой (везикула) из липидов, образующийся в растворе благодаря наличию у липидов гидрофильных и гидрофобных частей. Липосомы часто тонкие и обладают хорошим пропусканием, но при этом недостаточно устойчивы к термическому и механическому воздействию. Тем не менее, до сих пор их исследуют в качестве, например, наноконтейнеров для лекарств.

Еще один способ создать везикулу — использовать диблоксополимеры, состоящие из гидрофильных и гидрофобных блоков. При взаимодействии с раствором они образуют везикулы, которые получили название «полимерсомы». Они устойчивые и прочные, однако стенки мембраны получались слишком толстыми и непроницаемыми. Следующим этапом стало создание везикул из янусоподных дендримеров — коротких и ветвистых полимеров.

Ученые из университета Ахена подобрали такой дендример, чтобы полученные везикулы обладали свойствами, наиболее близкими к требуемым. Везикулы назвали «дендримерсомами», они были перспективными для дальнейшего изучения, однако процесс синтеза янусоподных дендримеров был слишком сложен. Теперь же физики МГУ придумали новый подход с использованием гребнеобразного полимера, собирающегося в везикулы в растворе и с более простым способом получения.

Сначала в раствор заряженного полимера (полиэлектролит) добавляли противоположно заряженные фосфолипиды (основные компоненты природных клеточных мембран), и в результате получался гребнеобразный полимер. Его отличительной особенностью являлось то, что связи между звеньями являются не химическими, как обычно, а физическими (за счет электростатических взаимодействий) — менее сильными, но все равно достаточно прочными. В дальнейшем это позволило полученной визикуле быть более гибкой.

При добавлении полученного полимера в воду образовались везикулы, названные комбисомами (от англ. «comb» — гребень). Такие структуры обладали устойчивостью, гибкостью и толщиной, близкой к биологической клеточной мембране. Кроме этого, комбисомы оказались способны образовывать гибридную протоклетку путем слияния с мембранами липосомы и бактерии. Для исследования микроскопических свойств и внутренней структуры везикул в воде ученые провели компьютерное моделирование.

«Мы изучали участок мембраны, так как вычисления являются затратными, ведь рассчитывается поведение огромного числа частиц. В результате моделирования на суперкомпьютере “Ломоносов-2” мы выяснили, что полиэлектролиты образуют нематический порядок, то есть вытягиваются вдоль поверхности мембраны в прямые стержни. Еще мы выяснили, что упорядоченность липидов во внутренней части мембраны зависит от плотности заряда в полиэлектролите. Это связано с тем, что в последнем она ниже, чем в липидах, и чем меньше окажется разница, тем меньше флуктуаций будет в полученной структуре. Моделирование помогло нам лучше понять физику происходящих процессов», — прокомментировал сотрудник лаборатории теории полимерных систем и «мягких» сред физического факультета МГУ, к.ф.-м.н. Владислав Петровский.

Ученые надеются, что достижение комбисомами свойств мембраны реальной клетки приблизит создание полностью искусственной клетки.

Статья опубликованы в журнале Advanced Science Источник: msu.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

При иммунном ответе на раковые клетки Т-киллеры активируются по принципиально иному механизму, чем при ответе на инфекционные агенты. К такому выводу пришли американские биологи, проанализировав
подробнее...

Американские исследователи обнаружили, что уровень натрия в крови у верхней границы нормы — показатель недостаточного потребления жидкости — связан с ранним физическим старением, развитием хронических
подробнее...

Первая в мире вакцина для медоносных пчел была одобрена для использования Министерством сельского хозяйства США. Препарат будут получать с кормом пчелиные матки и передавать устойчивость к болезни
подробнее...

Американские ученые научили Lactobacillus reuteri синтезировать блокатор калиевых каналов лимфоцитов, который способен снижать пролиферацию эффекторных T-клеток памяти и, как следствие, воспаление.
подробнее...

Сотрудники биологического факультета и НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ с коллегами детально изучили факторы, приводящие к хромосомным транслокациям – переносам участков
подробнее...

Российские химики создали молекулярные конструкции на основе органического вещества глутаримида, которые позволяют отправить на разрушение белки, необходимые для деления и роста опухолевых клеток.
подробнее...

Физики из Национальной лаборатории в Брукхейвене (Brookhaven National Laboratory, BNL) открыли совершенно новый тип квантовой запутанности, достаточно известного явления, связывающего квантовые
подробнее...

Физики из коллаборации MicroBooNE сообщили о результатах повторного анализа своих измерений в рамках полной модели нейтринных осцилляций, включающей превращения в стерильные нейтрино. Итог их работы
подробнее...

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета и Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова совместно с профессором Калифорнийского университета в Беркли Леоном Чуа
подробнее...

Американские физики изготовили классический аналог кубита с нелинейностью. Он представляет собой две стальные сферы, в которых возбуждаются волны упругости. Оказалось, что механические колебания в
подробнее...

Палеонтологи описали новый род и вид длиннохвостого пахиплеврозавра по полному скелету, найденному в Китае. Хвост этого животного превышал длину его тела. Окаменелый скелет был обнаружен в 2021 году в
подробнее...

Коллектив ученых Санкт-Петербургского государственного университета и Омского научного центра Сибирского отделения РАН создал композитный материал из многослойных углеродных нанотрубок, оксида
подробнее...

Американские нейробиологи обнаружили четвертую оболочку головного мозга. Тонкая мембрана находится между средней и внутренней менингеальными оболочками, непроницаема для крупных молекул и активно
подробнее...

В 2020 году ученые из ВНИИ животноводства им. Л. К. Эрнста, Сколтеха, МГУ и их коллеги получили первого в России жизнеспособного клонированного теленка, самку назвали Цветочек (по названию клеточной
подробнее...

Российские ученые провели межвидовой анализ экспрессии генов головного мозга у рыбок данио, крыс и людей, чтобы идентифицировать новые общие молекулярные мишени для терапии аффективных расстройств
подробнее...

Бразильские генетики изучили эволюцию генов, которая сделала китообразных гигантами. Они обнаружили гены, которые отбирались из поколения в поколение, и помогли не только достичь огромных размеров, но
подробнее...

Учёные из Сколковского института науки и технологий, Института астрофизики им. Лейбница (Германия), Грацского университета Карла и Франца и Обсерватории Канцельхоэ (Австрия), Загребского университета
подробнее...

Ученые Санкт-Петербургского университета нашли в кусочке янтаря в Калининграде муравья рода Manica, ранее встречавшегося только в горах Европы, Кавказа, Северной Америки и Японии. Возраст находки, как
подробнее...