kilativ (kilativ) wrote,
kilativ
kilativ

Category:

Научные новости 19 мая 2016

Роботы, которые копируют насекомых, незаменимы в шпионаже, разведке, а так же в тех случаях, когда более крупное существо не может добраться - в шахтах, завалах итд. Роботы-насекомые настолько легкие и маленькие, что основной метод передвижения у них - это полет, однако он же потребляет огромное количество энергии. В некоторых случаях гораздо экономичнее зацепиться за какой-нибудь объект и оставаться неподвижным, экономя энергию. Однако, это оказалось нетривиальной задачей, с которой большинство насекомых справляется на удивление хорошо - помните мух на потолке? Ученые предложили оригинальный способ для прикрепления роботов-насекомых к самым разнообразным поверхностям, основанном на электро-адгезивных особенностях самого робота. Такие роботы могут приклеплятся практически к любому объекту и тратят на это в 1000 раз меньше энергии, в сравнении с полетом. В основе лежит обычная электростатика: робот наводит заряд на свою поверхность, которая индуцирует заряд на том месте, где он собирается приземлиться и это создает силу, которая удерживает робота-насекомое на своем месте. Простенько, но эффективно. Ученые продемонстрировали принцип работы на деле, показав, как робот прикрепляется к древесине и прочем матерьялам, при этом последующее отделение робота от поверхности не приводит к его пространственной дестабилизации и позволяет моментально включить полет.

Люди, в отличие от прочих человекообразных обезьян, обладают крупным мозгом, живут долго, детей заводят гораздо больше - для всего этого требуется куча энергии. Чем мы отличаемся в плане метаболизма от крупных обезьян выяснили ученые. Оказалось, что люди в среднем производят энергии больше чем шимпанзе, гориллы и орангутанги на 400, 635 и 820 килокалорий в день, соответственно. При этом у людей продолжительность жизни выше, несмотря на оксидативный стресс, который сопровождает активный метаболизм. Также у людей оказалось больше жировой ткани, в сравнении с обезьянами. Из этого был сделан вывод, что адаптация скорости метаболизма к увеличению расхода энергии на более крупный мозг итд, оказалась столь же существенным вкладом в эволюцию человека, как прямохождение и прочие давно признанные эволюционные адаптации.

Ну а теперь расскажу, чем, собственно говоря, я сам занимался последние пару лет. Вышла статья, в которой мы показываем связь между адаптацией бактерий к генотоксическому стрессу и их метаболизмом. Бактериям, как и всем живым организмам, нужно чинить поврежденную ДНК. Когда уровень повреждений высок (генотоксический стресс вызванный хемотерапией, к примеру, или радиацией, включая гамму и УФ), в бактериях активируется так называемый СОС-ответ. Синтезируются белки, которые вырезают поврежденные цепочки ДНК, которые потом можно заново синтезировать уже без повреждений. Этот процесс называется NER - Nucleotide Excision Repair. Для ускорения починки таких участков используется РНК полимераза, поскольку во время синтеза РНК этот фермент то и дело натыкается на поврежденные участки и там застревает. Уже тот факт, что РНК полимераза застревает в месте повреждения ДНК само по себе плохо - NER белки туда просто не имеют доступа. Однако, природа использует недостаток системы в свою пользу, слегка его модифицировав: как мы показали два года назад, один из участников NER - UvrD - известный так же как хеликаза 2, постоянно ездит на РНК полимеразе и, в случае остановки на месте повреждения ДНК, оттаскивает РНК полимеразу назад, освобождая место для починки, одновременно рекрутируя остальные белки NER к месту повреждения. Это устраняет проблему с блокадой места починки, а так же ускоряет сам процесс ремонта ДНК.
В новой работе мы нашли еще один фактор, который помогает этому процессу, известному как Transcription Coupled Repair (TCR). Найденый новый фактор - давно известный алормон (бактериальный гормон) - ppGpp, гуаназин пентафосфат, "магическое пятнышко". Этот необычный нуклеотид помогает бактериям сохранять энергию на бедной питательной среде. Он синтезируется во время голодания и связвается с РНК-полимеразой, дестабилизируя промоторы рибосомных генов. В норме, растущая клетка тратит на синтез рибосомной РНК, траспортных РНК и рибосомных белков чуть ли не 90% всех своих ресурсов. Выключение этих генов ведет к огромной консервации энергии. Так вот, во время генотоксического стресса ppGpp тоже синтезируется в значительных количествах. Это останавливает рост клеток, консервирует энергию на борьбу с повреждениями ДНК и, как мы показали в статье, помогает дестабилизироать РНК полимеразу, застрявшую на поврежденной ДНК. Такую РНК полимеразу легче сдвинуть назад!
Этот механизм может применяться клетками даже тогда, когда уровень стресса не так уж и велик, но клетки голодают. В таких случаях СОС-ответ не включается, NER белков мало, а ДНК чинить нужно. Как? А вот так: Во время голодания синтезируется ppGpp, который помогает UvrD тянуть РНК-полимеразу назад при более низкой концентрации, которая иначе была бы слишком маленькой для активации TCR. Учитывая, что механизм синтеза РНК у людей и бактерий довольно похож, а так же тот факт, что у нас нет ферментов для синтеза ppGpp, но есть фермент его расщепляющий, можно предположить, что наш "зоопарк" в виде наших бактерий может нам самим помочь в борьбе с повреждениями ДНК, выделяя ppGpp в среду, из которой его улавливают наши собственные клетки.
Tags: научные новости
Subscribe

  • И тут они заметили крыс

    New York City has reported an increase in human cases of leptospirosis, a bacterial disease that the city reports has been spread by rats. In a late…

  • оставлю здесь

    Even with the highly-contagious Delta variant of COVID-19 making up 98% of all new virus cases citywide, the rate of transmission is plunging thanks…

  • Опасный район

    Я хожу пешком от госпиталя до Чайна-Тауна каждый день просто что бы ноги размять. Обычно, я себя не чувствую в опасности, но что-то новости из района…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 8 comments