Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Тайны живого покоряются девушкам МГУ

Ключевые слова:  биофизика, Лореаль, митохондрии, ФНМ

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

24 ноября 2015

В Москве в 9 раз состоялась церемония вручения премии «Для женщин в науке» в Государственном музее изобразительных искусств имени А.С.Пушкина, на этот раз одной из победительниц стала Надежда Браже - удивительная молодая исследовательница, энтузиаст великой биофизики, автор десятков статей в высокорейтинговых журналах, бессменный организатор наноолимпиады и просто великолепный человек. Поздравляем!

Данный конкурс является частью большой программы по поддержке женщин-ученых, которая проводится ЮНЕСКО и компанией l'Oreal. В нынешнем году лауреатами стали десять российских исследовательниц, познакомиться ближе с которыми предлагает фоторепортаж «Газеты.Ru».

Ранее STRF сообщалось, что коллектив ученых из МГУ имени М.В. Ломоносова, включавших исследователей биологического факультета и факультета наук о материалах МГУ, разработал уникальную методику, благодаря которой в биологической практике впервые появилась возможность селективно исследовать перенос электронов между белковыми комплексами в живой митохондрии неразрушающими методами анализа. Подробно о своей работе ученые рассказали в статье, опубликованной в последнем выпуске быстро набирающего популярность журнала Scientific Reports.

Митохондрия – важнейшая внутриклеточная органелла, которую часто называют энергетической станцией клетки. В ней синтезируется АТФ – универсальное «топливо» организма, а ключевую роль в этом энергоснабжении играет перенос электронов между специальными белковыми комплексами, важнейший из которых носит название цитохром С.

Митохондрии привлекают огромное внимание ученых еще и тем, что эта органелла содержит в себе митохондриальную ДНК – носитель генетической информации, которая передается по материнской линии из поколения в поколение. С этой точки зрения митохондрии крайне интересны и генетикам разных направлений и, главное, медикам, которые заняты изучением наследственных, как правило, трудноизлечимых заболеваний.

По словам одного из основных авторов статьи, Надежды Браже, кандидата биологических наук с кафедры биофизики Биологического факультета МГУ, сегодня в мире разработано множество методов исследования митохондрий, однако даже самые продвинутые и хитроумные из них не дают полного представления о том, что происходит между митохондриальными мембранами и с самим цитохромом С при переносе электронов.

Очень перспективным в этом смысле представляется метод так называемой гигантской или поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (англ. SERS - surface-enhanced Raman Spectroscopy или спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния), который и применили ученые из МГУ. Этот метод уже давно и активно используется в разного рода физических и химических экспериментах. Где-то с середины-конца 1990-х годов XX века этим методом заинтересовались биологи и медики, занимающиеся изучением свойств и строением молекул в составе живых клеток.

Существует, как известно, два вида рассеяния – релеевское, или упругое, при котором фотон отскакивает от препятствия, как мячик, не меняя своей частоты, и рамановское (комбинационное), или неупругое, при котором фотон при соударении с молекулой меняет ее энергетическое состояние. В результате этого он меняет и свою частоту и уносит в пространство некую толику информации о строении ударенной им молекулы, информации, которую в принципе можно извлечь для дальнейшего изучения.

Физики быстро научились специальными спектрометрами разделять рамановские фотоны от релеевских, но беда в том, что такие неупругие столкновения происходят нечасто, на несколько порядков реже упругих, релеевских столкновений, в результате чего комбинационное рассеяние оказывается очень слабым и во многих случаях обладает настолько низкой интенсивностью, что его нельзя зарегистрировать.

Проблема разрешилась, когда в 1974 году был открыт эффект, при котором рамановские фотоны, рассеянные исследуемым объектом, находящимся вблизи наноструктурированной металлической поверхности, чудесным образом «усиливались» в миллиарды раз. До конца причины этого явления не выяснены, но считается, что здесь работают плазмоны - квазичастицы, представляющие собой осцилляции поверхностных электронов относительно положительно заряженных ядер металла наноструктуры. При совпадении собственной частоты плазмона и рамановского фотона возникает резонанс, который и позволяет сделать видимым почти невидимое. На основе этого эффекта вскоре появилась и соответствующая спектроскопия – SERS.

Биологи, занимающиеся исследованиями свойств биомакромолекул, быстро поняли, что такая спектроскопия может стать многообещающим способом извлекать информацию о структуре и работе молекул внутри живых органелл или клеток, не разрушая их. И с середины нулевых годов этого века начали довольно активно пытаться эту методику использовать, однако до сих пор эти попытки особых успехов не приносили.

Причин для неуспеха было более чем достаточно, но главные, по словам Надежды Браже, имели отношение к наноповерхностям, приводящим к гигантскому рамановскому рассеянию: из тысяч появившихся к тому времени вариантов одни не подходили для создания резонанса на нужных частотах, другие оказывались для митохондрий токсичными или сами быстро деградировали при помещении в физиологические жидкости.

«Ключевым моментом нашего достижения стал междисциплинарный подход к работе, в которую были вовлечены биологи, химики и физики. Это и привело к созданию уникальных наноструктурированных поверхностей и нового методического подхода в изучении митохондрий. Успех был бы невозможен без наших коллег с факультета наук о материалах МГУ, – говорит Надежда Браже, – Молодые сотрудницы и магистрантки факультета после долгих и тщательных поисков нашли нужную и нетоксичную наноструктуру, что и позволило нам успешно провести работу».

Поиски путей решения проблемы, как с точки зрения биологии, так и нанохимии и материаловедения на обоих факультетах действительно были долгими, они длились несколько лет и простотой вовсе не отличались. Порой тот или иной успех казался исследователям чудом, правда, обыкновенным чудом, которое можно научно обосновать, после чего из тысяч выбрать один-единственный вариант.

В результате после всех этих сложностей все получилось на удивление просто: на серебряную наноструктурированную поверхность уникальной наноструктуры помещали разбавленную суспензию митохондрий, облучали ее слабым лазерным пучком, а далее анализировали полученные спектры SERS. Оказалось, что при такой постановке эксперимента происходило многократное усиление комбинационного рассеяния только от молекул цитохрома С, благодаря чему можно было детально исследовать изменения, происходящие в его структуре при переносе электронов и синтезе АТФ. С помощью различных веществ транспорт электронов и синтез АТФ в митохондриях то запускали, то останавливали, что хорошо отражалось в регистрируемых спектрах.

В ходе описанного исследования никаких эпохальных открытий вроде бы сделано не было. Однако фундаментально было сделано другое – получен новый метод, позволяющий эти открытия совершать. Этот метод предложен городу и миру, но Браже с коллегами тоже намерены воспользоваться своим творением.

«В качестве следующего шага хотим заняться исследованием митохондрий, выделенных из сердечных и скелетных мышц у крыс при заболеваниях сердечно-сосудистой системы и сахарном диабете. Мы надеемся, что полученные результаты позволят в дальнейшем разработать методику диагностики патологий на начальном этапе развития болезни, что позволит начинать лечение заболеваний раньше и эффективнее», – резюмировала Надежда Браже.

Английская версия опубликована здесь.




Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 24 ноября 2015 22:15 
Поздравляем!

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нанотрубка WS2, покрытая частицами золота
Нанотрубка WS2, покрытая частицами золота

Научно-популярный лекторий РНФ на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»
С 9 по 11 апреля российские ученые рассказывают о своих научных исследованиях, которые выполняются по грантам Российского научного фонда. Лекции проходят в рамках Лектория РНФ во время проведения Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019».

Фестивали «От Винта!» и NAUKA 0+ представили инновационные проекты на выставке Hannover Messe 2019
Ганновер (Германия) 5 апреля 2019 года. – Объединённая экспозиция Фестиваля детского и молодежного научно-технического творчества “От Винта!” и Всероссийского фестиваля NAUKA 0+ была представлена на крупнейшей выставке промышленных технологий Hannover Messe 2019 в Германии в составе стенда Российской Федерации, организованного Российским экспортным центром при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ.

Стань магистрантом в области светодиодных технологий без экзаменов
От бакалавриата к магистратуре без вступительных экзаменов уже сейчас? С портфолио возможно все! Участвуйте в конкурсе «Науке нужен ты!» и получайте бюджетный билет в первую в России магистерскую программу в области светодиодных технологий и оптоэлектроники Университета ИТМО!

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
А.А.Семенова
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.