» » Почему тепло убивает клетки?

Почему тепло убивает клетки?

Почему тепло убивает клетки?
Если температура возвысится возвышеннее найденного порога, клетка коллапсирует и умрет. Одно из самых простых объяснений этого дефекта теплостойкости состоит в том, что белки, необходимые для жизни, — те, какие извлекают энергию из шамовки или солнечного света, бьются с вторженцами, уничтожают отходы и настолько дальше — гуще итого имеют невообразимо точную форму. Они начинаются с длинных цепочек, затем сворачиваются в спирали и иные конфигурации, продиктованные последовательностью их компонентов. Эти формы играют важную роль в том, что они делают. Однако когда все начинает нагреваться, связи, поддерживающие структуры белков, разрушаются: сперва самые легкие, а затем, когда температура вздымается, и большие. Очевидно, разрушение белковой структуры надлежит быть летальным, однако до недавних пор аккуратные детали того, будто или почему это убивает перегретые клетки, были неизвестны.

И вот биофизики из Политехнического университета в Цюрихе, Швейцария, изучили поведение всякого белка в клетках четырех разных организмов по мере увеличения тепла. Это изыскание и его денежный настоящими поле, недавно опубликованные в Science, показали, что при температуре смерти клетки — будь то клетка человека или клетка кишечной палочки — распадаются всего несколько важнейших белков. Более того, изобилие белка в клетке, по-видимому, показывает интригующую связь со стабильностью белка. Эти изыскания предлагают взглянуть на основные правила, какие определяют распорядок и бедлам белков — правила, какие, по мнению исследователей, будут иметь последствия, выходящие вдалеке за рамки безыскусный смерти клеток.
Паола Пикотти, биофизик, возглавлявший изысканием, вбил, что эти эксперименты вышли из ветхого, тернистого спроса: почему кое-какие клетки выживают при высоких температурах, а иные умирают. Микроб Thermus thermophilus безоблачно живет в горячих источниках и даже бытовых водонагревателях, в то времена будто E. coli распадается уже при 40 градусах Цельсия. Есть большие доказательства в пользу того, что важны собственно несходства в стабильности белков всякого организма. Однако изучать поведение белка, когда он еще будет в живой клетке, — это идеальный способ понять его, и это очень непросто. Выделение белка в пробирке дает лишь частичные ответы, потому что внутри организма белки соединяются вкупе, меняя химию дружок дружка или удерживая дружок дружка в надобной фигуре. Чтобы понять, что распадается и почему, надобно изучать белки, доколе они влияют дружок на дружка.
Почему тепло убивает клетки?
Чтобы решить эту проблему, команда ученых разработала томительный автоматизированный пролетарий процесс, в каком они разделяют разинутые клетки и нагревают их содержимое поэтапно, выбрасывая разрезающие белки ферменты в смеси поэтапно. Эти ферменты необычно важнецки при нарезке развернутых белков, поэтому исследователи смогли определить, при какой температуре отказывал всякий фрагмент белков. Таковским образом, они изображают неразвернутую, или денатурирующую, кривую для всякого из тысяч изучаемых ими белков, демонстрируя, будто эти дуги переходят из интактных структур при комфортных температурах в состояние распада с повышением температуры. Чтобы увидеть, будто эти кривые отличаются у обликов, ученые избрали четыре облика — людей, E. coli, T. thermophilus и дрожжи.
«Это великолепное исследование», говорит Аллан Драммонд, биолог Чикагского университета, помечая масштаб и деликатность процесса.
Одно из самых очевидных наблюдений заключалось в том, что у всякого облика белки не разворачивались массово при повышении температуры. Вместо этого первыми коллапсировали белки очень небольшого подмножества, говорит Пикотти, и это были величественнейшие белки. Гуще итого эти белки были узко связаны, то есть воздействовали на бездна процессов в клетке. «Без них клетка не может функционировать, — говорит Пикотти. — Когда они уходят, развалиться может круглая сеть». И, очевидно, жизнь клетки.
Этот парадокс — что кое-какие из самых важных белков оказываются самыми деликатными — может отражать, будто эволюция сформировала их для их работы. Если у белка бессчетно ролей, он может получить выгоду из нестабильности, оказавшись маневренным к фолдингу и анфолдингу, то есть к свертыванию и развертыванию, потому что это позволит ему принимать бессчетно разных конфигураций в подвластности от мишени. Многие из важных белков обладают повышенной гибкостью, что делает их более нестабильными, однако при этом гибкими и способными связываться с самыми неодинаковыми целевыми молекулами в клетке, объясняет Пикотти. Образцово настолько они способны выполнять свои функции — это своего рода компромисс.
При кратчайшем рассмотрении E. coli, настоящие коей были самыми безукоризненными, ученые также вскрыли взаимосвязь между изобилием белка — того, сколько снимок его плавает вкруг клетки — и его стабильностью. Чем вяще снимок делает клетка, тем вяще тепла требуется, чтобы разбить белок. Стоит также отметить, что изобилие не век коррелирует с житейской важностью: кое-какие жидкие белки тоже важны. Эта связь между изобилием и устойчивостью была представлена Драммондом на уровне идеи еще десять лет назад, когда он поставил под сомнение тенденцию клеточной машины делать случайные оплошки. Ляпсус всегдашне дестабилизирует белок. Если этот белок разблаговещен и производится сотнями или тысячами в клетке каждодневно, тогда ложно раскатанные копии в больших количествах могли бы стать фатальными для клетки. Организму было бы впопад создавать версии обычных белков с добавочной стабильностью, и настоящие команды Пикотти это отражают.
Чтобы исследовать, какие качества обеспечивают белок термический устойчивостью, ученые соотнесли настоящие с E. coli и T. thermophilus. Белки E. coli начинают распадаться при 40 градусах Цельсия и по большей части распадаются к 70 градусам. Однако при этой температуре белкам T. termophilus только-только становится неуютно: кое-какие из них сохраняют свою форму до 90 градусов Цельсия. Ученые вскрыли, что белки T. termophilus, будто правило, краткие, а кое-какие виды конфигураций и компонентов показывают гуще в самых стабильных белках.
Эти результаты могут помочь исследователям разработать белки с устойчивостью, скрупулезно настроенной на их надобности. Во многих промышленных процессах, какие включают бактерии, повышение температуры увеличивает урожай — но до тех пор, доколе бактерии не умирают от тепла. Было бы занимательно узнать, можем ли мы стабилизировать бактерии, создав несколько белков, какие будут более устойчивы к повышению температуры, говорит Пикотти.
Помимо всех этих наблюдений, обилие информации о том, будто разворачивается всякий белок, приводит биологов в восхищение. Стабильность белка изображает прямым показателем того, как вероятно он образует белковые агрегаты: скопления развернутых белков, какие липнут дружок к другу. Агрегаты, зачастую изображающие кошмаром для клетки, могут ввязываться в величавые задачи. Например, их связывают с кое-какими капитальными неврологическими состояниями, таковскими будто болезнь Альцгеймера, когда бляшки денатурированных белков начиняют мозг.
Однако это не означает, что агрегация происходит всего у людей, страдающих от этой немочи. Визави, ученые понимают, что это может происходить беспрерывно, без очевидных ключей стресса, и что крепкая клетка может с этим свериться.
«Я думаю, это все гуще сознается разблаговещенным явлением», говорит Мишель Вендрусколо, биохимик из Университета Кембриджа. «Большинство белков на самом деле накапливаются в клеточной сфере. Пиккоти получила важную информацию о интервале времени, в каком найденный белок пребывает в неразвернутом состоянии. Этот интервал определяет степень, с коей он накапливается».
Кое-какие белки почитай ввек не разворачиваются и не накапливаются, иные делают это при определенных условиях, третьи делают это беспрерывно. Детальная информация в новоиспеченной работе облегчает изучение несходств в том, почему они вообще существуют и что означают. Кое-какие кривые денатурирования даже демонстрируют паттерны, какие говорят о том, что белки накапливаются после развертывания.
Алкая многие ученые заинтересованы в агрегатах из-за ущерба, какой они вызывают, иные думают об этом явлении иначе. Драммонд говорит, что стало очевидно, что кое-какие агрегаты изображают не попросту мешками с мусором, плавающим по клетке; скорее, они содержат деятельные белки, какие продолжают делать свое девало.
Представьте, что вы видаете издале дым, вздымающийся от здания. Все вкруг него — это формы, какие вы принимаете за тела, вытащенные из осколков. Однако если приблизиться, можно обнаружить, что это живые люд, какие вырвались из пламенеющего здания и ждут скорую помощь. Образцово таковое происходит при изучении агрегатов, говорит Драммонд: ученые обнаруживают, что вместо того, чтобы быть жертвами, белки в агрегатах тоже временами могут быть выжившими. Это мощная тенденция биологии в взаправдашнее времена.
В круглом эта труд предполагает, что белки изображают любопытно динамичными структурами. Вначале они похожи на жесткие машины, вкалывающие над найденными фиксированными задачами, для которых им надобна одна конкретная конфигурация. Однако на самом деле белки могут принимать неодинаковые формы в ходе своей нормальной работы. В случае надобности их формы могут меняться настолько радикально, что будет видеться, будто они умирают, алкая в реальности они укрепляются. На молекулярном уровне жизнь может быть беспрерывным распадом и обновлением.
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.

комментариев

Свежие новости

10:30
Вылет самолета из Екатеринбурга в Тунис задерживается почти на пять часов
10:30
Медведев отметил не имеющие аналогов в мире достижения российских химиков
10:00
В Греции от удара молнии полностью сгорел автобус
09:30
Жители Петропавловска-Камчатского жалуются на дорожные ямы через интернет
08:30
Хуситы запустили ракету по силам аравийской коалиции в Йемене – СМИ
08:01
В центре Хабаровска 27 мая ограничат движение и парковку транспорта
08:00
В Хабаровске задержали мошенника, «продавшего» несуществующий автомобиль за 480 тысяч рублей
07:30
Восстановление православного храма в сирийском городе Маалюля почти завершено
06:01
Ливерпуль уступил трофей Лиги Чемпионов Реалу
06:01
Бэйл – первый игрок, сделавший дубль в финале ЛЧ после выхода на замену
06:00
Джордан Хендерсон: Ливерпуль должен гордиться уже тем, что добрался до финала ЛЧ
06:00
Предварительный диагноз Карвахаля – мышечная травма задней поверхности бедра
06:00
Марсело: В следующем году Реал снова будет претендовать на победу в ЛЧ
06:00
Виргил ван Дейк: Все английские клубы сейчас хотели бы оказаться на месте Ливерпуля
06:00
Зинедин Зидан: Роналду должен остаться в Реале
06:00
Юрген Клопп: Поддержим Кариуса и будем с ним дальше
06:00
Барселона поздравила Реал с победой в ЛЧ
05:30
Израильские ВВС нанесли удары по объектам ХАМАС на юге сектора Газа
04:31
Роналду стал лучшим бомбардиром ЛЧ в 6-м сезоне подряд
04:31
Криштиану Роналду: Мне было очень хорошо в Реале
04:30
Бэйл допускает свое возвращение в Премьер-Лигу
04:30
Роналду выиграл Лигу чемпионов в 5-й раз. Это рекорд
04:30
Лорис Кариус: Мои ошибки стоили Ливерпулю титула. Прошу у всех прощения
04:30
Салах должен сыграть на ЧМ-2018. Восстановление займет 2 недели
04:30
Михаэль Баллак: Две чудовищные ошибки вратаря в финале ЛЧ – необычно. Но Реал заслужил победу
04:30
Зинедин Зидан: У этого Реала нет потолка
04:30
Эндрю Робертсон: До травмы Салаха Ливерпуль смотрелся предпочтительнее Реала
04:30
Реал выиграл 9 еврокубковых финалов подряд
04:00
Московские власти выделят около трех миллиардов в год на рекультивацию свалок в Подмосковье
04:00
Жюри Букеровской премии выбрало пять лучших книг за последние 50 лет
04:00
Собянин передал два здания в центре столицы благотворительному фонду Водяновой
03:00
Легкомоторный самолет разбился в Рязанской области
03:00
В крупнейшем парке развлечений Германии произошел пожар
02:02
Клопп проиграл 6 из 7 финалов в тренерской карьере
02:02
Рамос о словах Роналду: Если что-то такое есть, он должен прояснить это сегодня
02:01
В Суперкубке Европы впервые сыграют две команды из одного города
02:01
Испанские клубы выиграли 9 еврокубков за последние 5 лет, у английских 1 трофей
02:01
Клопп прокомментировал результат финала и травму Салаха
02:01
Бэйл признан лучшим игроком финала ЛЧ
02:01
Клопп – третий тренер, проигравший 3 еврокубковых финала. До него это делали Венгер и Купер
Больше новостей