1
Календарь конференций
  • 8 апреля – 31 декабря

    Ежегодный Фестиваль школьных средств массовой информации на факультете журналистики МГУ

  • 25 – 29 августа

    Международный симпозиум по космическим лучам предельно высоких энергий UHECR-2020

  • 25 – 29 августа

    Симпозиум № 365 Международного астрономического союза «Динамика конвективных зон и атмосфер Солнца и звезд»

  • 1 – 30 ноября

    Внутривузовский этап в МГУ имени М.В. Ломоносова Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов "Наука будущего - наука молодых"

  • 10 – 11 ноября

    V Международная научно-практическая конференция «Инновационная экономика и менеджмент: методы и технологии»

  • 23 – 26 ноября

    Всероссийская конференция и XII научная молодежная Школа с международным участием

  • 17 – 18 декабря

    VII Международная научная конференция «Русская литература ХХ–XXI веков как единый процесс (проблемы теории и методологии изучения)»

  • 1 сентября – 31 декабря

    Форум «Гуманитарные науки и вызовы современности»

  • 8 апреля – 31 декабря

    Ежегодный Фестиваль школьных средств массовой информации на факультете журналистики МГУ

  • 2 февраля

    Международная научная конференция "Новые идеи и теоретические аспекты инженерной геологии"

Все конференции
Проект «Вернадский»
Программы поддержки талантливой молодежи
Олимпиады школьников и универсиады в МГУ
Конкурсы на замещение должностей научных и педагогических работников
Электронная трудовая книжка

«Университет без границ»
Программы дополни-
тельного образования
17/10/2019

Семинар Программы развития

16 октября 2019 года состоялся семинар Программы развития Московского университета. С докладом «Использование ультрацентрифугирования в исследованиях рибосом, Ультрацентрифуга Optima XE90 (Beckman)» выступил профессор биологического факультета МГУ П.А. Каменский.

На семинаре присутствовали аспиранты, преподаватели, научные сотрудники биологического факультета и научные сотрудники Института функциональной геномики МГУ.

Биологической науке известно лишь два состояния рибосом: ассоциированное, когда рибосома готова к биосинтезу белка (или собственно синтезирует его), и диссоциированное, когда она распадается на две субъединицы и «отдыхает». Механизмы перехода из одного состояния в другое ранее были неизвестны. С использованием ультрацентрифуги, закупленной в рамках Программы развития Московского университета, сотрудники биологического факультета впервые описали промежуточное состояние рибосом. Открытие учёных может послужить толчком к разработке антибиотиков нового типа. Работа проходила в рамках проекта «Ноев ковчег».

Рибосома представляет собой сложный комплекс из молекул РНК и белка, который осуществляет в клетке одну из ключевых функций — синтезирует белковые молекулы из аминокислот. Состоит рибосома из двух субъединиц: большой и малой. После окончания синтеза белковой молекулы у бактерий эти субъединицы расходятся (диссоциируют), и процесс биосинтеза белка не может запуститься, пока малая и большая субъединицы не объединятся (ассоциируют) вновь.

За поддержание «разобранного» — диссоциированного — состояния рибосомы отвечает специальный белок IF3 (3-й фактор инициации трансляции). Он связывается с малой субъединицией и препятствует её связыванию с большой субъединицей. Чтобы синтез белка начался вновь, рибосоме необходимо какое-то время побыть диссоциированной.

Как именно происходит диссоциация рибосом на субъединицы, сопровождается ли этот процесс какими-либо изменениями их структуры, и существуют ли промежуточные стадии в процессе диссоциации — до сих пор загадка.

Исследовательская группа молекулярных биологов МГУ в своей работе впервые показала, что в процессе диссоциации рибосомы у бактерий существуют переходные состояния.

Ученые под руководством профессора биологического факультета Петра Каменского занимаются исследованиями митохондриальной трансляции. В митохондриях также есть рибосомы и вся система биосинтеза белка. Исследователям понадобилось проверить, может ли 3-й фактор инициации трансляции из митохондрий пекарских дрожжей (mtIF3) функционально замещать аналогичный бактериальный фактор (IF3) в клетках кишечной палочки (E.coli). Для этого они заменили в бактериальном геноме ген IF3 на ген его митохондриального аналога и оценили скорость роста получившихся мутантных бактерий.

Ожидалось, что при замене у E. coli гена IF3 митохондриальным аналогом mtlF3 из пекарских дрожжей мутантные бактерии будут функционировать и размножаться либо как нормальные немутантные бактерии из контрольного эксперимента, либо как бактерии с удалённым геном IF3. Первый вариант свидетельствовал бы о том, что митохондриальный mtlF3 является функциональным аналогом IF3 в бактериальных клетках, второй исход говорил бы о невозможности подобного замещения.

Однако наблюдения учёных не сходились ни с одним из ожидаемых исходов. Оказалось, что мутантные бактерии (без IF3, но с mtIF3) росли еще хуже, чем бактерии просто без IF3. Это говорит о том, что белок, образующийся в результате трансляции с митохондриального гена дрожжей, по какой-то причине токсичен для бактериальной клетки. Логично было предположить, что эта токсичность каким-то образом связана именно с процессом биосинтеза белка, и даже, скорее всего, с процессами диссоциации и ассоциации рибосомных субъединиц (именно в этом заключается основная функция белка IF3). В связи с этим, ученые выделили из немутантных бактерий рибосомы, добавили к ним IF3 или mtIF3 и проверили, в каком состоянии рибосомы находятся после этого. При добавлении IF3, как это и должно было происходить, исследователи не наблюдали целых рибосом, а только отдельные субъединицы. А вот при добавлении mtIF3 была зафиксирована структура, которая, судя по всему, представляет собой рибосому, в которой субъединицы уже начали расходиться друг от друга, но еще не диссоциировали до конца.

Таким образом, учёные биохимическими методами установили, что, помимо ассоциированного и диссоциированного состояний рибосом, существует некое третье переходное. Чтобы точно подтвердить его существование, необходимы дальнейшие исследования обнаруженного состояния рибосом прямыми методами наблюдений за молекулами посредством рентгено-структурного анализа либо криоэлектронной микроскопии. Эти методы позволяют определить положение каждого атома в молекулах с точностью до десятых долей нанометра и построить 3D-модель.

Зная структуру промежуточного состояния, учёные смогут использовать открытие для поиска антибиотиков нового принципа действия. К большинству существующих промышленных антибиотиков бактерии успели выработать резистентность, поэтому поиск новых принципов борьбы с патогенными микроорганизмами является одной из самых перспективных и актуальных областей молекулярной биологии.

На регулярной основе ультрацентрифугу используют:

  • две научные группы кафедры молекулярной биологии,
  • кафедра биохимии биологического факультета,
  • кафедра физики полупроводников физического факультета,
  • факультет биоинженерии и биоинформатики,
  • институт функциональной геномики,
  • лаборатория ИБХ РАН,
  • лаборатория ИФХМ ФМБА России.

Проводятся совместные работы с Копенганенским университетом (Дания), Стокгольмским университетом (Швеция), Страсбургским университетом (Франция). По результатам использования ультрацентрифуги опубликовано 14 статей в журналах, индексируемых в WoS и/или Scopus: Scientific Reports, Int J Mol Sci, Cells, PeerJ, Биохимия, Acta Naturae и др. Только на кафедре молекулярной биологии защищено 5 дипломных работ и 4 диссертации. Ультрацентрифуга используется в грантовых проектах (РФФИ, РНФ, ФЦП).