7
Календарь конференций
  • 17 сентября – 10 декабря

    Серия образовательных мероприятий компании Elsevier по подготовке научных публикаций на английском языке в высокорейтинговых журналах для сотрудников МГУ

  • 21 – 24 ноября

    VIII Международная конференция-конкурс «Инновационные информационно-педагогические технологии в системе ИТ-образования»

  • 21 – 24 ноября

    IV Международная научная конференция «Конвергентные когнитивно-информационные технологии»

  • 21 – 23 ноября

    Всероссийская конференция с международным участием «Мегапроекты в социально-экономическом развитии регионов России»

  • 28 – 30 ноября

    Международная конференция VI Соколовские чтения «Русская литература XX века в контексте литературных связей и взаимовлияний»

  • 29 ноября

    Кристаллохимия в пространстве и времени: научные чтения, посвященные 70-летию кафедры кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета МГУ

  • 30 ноября – 15 апреля

    Универсиада «Ломоносов»-2020 по прикладной математике и информатике

  • 2 – 5 декабря

    Философия в XXI веке: новые стратегии философского поиска

  • 10 декабря

    Круглый стол "Поколение 1899 года (А.П. Платонов, Ю.К. Олеша и др.)"

  • 17 сентября – 10 декабря

    Серия образовательных мероприятий компании Elsevier по подготовке научных публикаций на английском языке в высокорейтинговых журналах для сотрудников МГУ

  • 16 – 30 декабря

    Отборочный этап Московской открытой олимпиады школьников по геологии 2019-2020 года

Все конференции
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).