Новости

Швейцарским медикам удалось остановить образование метастаз рака молочной железы, заставив раковые клетки дифференцироваться и превратиться в жировые. Клетки опухоли принудили к переквалификации с помощью двух давно известных и препаратов, один из которых был разработан для лечения диабета.

Слева: клетка жировой ткани (красный) и раковые клетки (зеленый).
Справа: клетки жировой ткани, получившиеся из раковых (желтый)
© Department of Biomedicine, University of Basel

Ученые из Базельского университета решили подловить опухолевые клетки на эпителиально-мезенхимальном переходе (ЭМП). ЭМП — это нормальный процесс, во время которого обычные эпителиальные клетки (которые, например, выстилают слизистую и образуют другие стенки органов) превращаются в мезенхиму — ткань-предшественник других соединительных тканей, источник стволовых клеток. Именно из мезенхимы образуются клетки крови, жировые клетки, и клетки эпителия в том числе. ЭМП здорового человека нужен, когда эпителиальные клетки должны сменить специализацию и стать какими-нибудь другими, например, в процессе заживления ран эпителиальные клетки таким образом становятся фибробластами.

Опухолевые клетки тоже используют ЭМП, чтобы потерять свою специализацию. В новом качестве, став мезенхимой, они отрываются от опухоли и с током крови разносятся по организму, прикрепляясь на новых местах и давая начало метастазам. Такая пластичность позволяет раковым клеткам избегать смерти и сопротивляться лечению.

Предыдущие исследования других ученых показали, что росиглитазон, препарат, который применяют для лечения сахарного диабета с 1999 года, вызывает обратную дифференцировку некоторых раковых клеток. В обычной практике росиглитазон соединяется с рецепторами клеток-мишеней инсулина, среди которых есть и жировые. Препарат влияет на процессы накопления жирных кислот и поглощения глюкозы.

Швейцарские исследователи провели эксперимент с мышами, у которых предварительно вызвали рак молочной железы, пересадив им человеческие раковые клетки. После развития опухоли их стали лечить росиглитазоном и траметинибом, препаратом, одобренным FDA в 2013 году для противоопухолевой терапии. Препарат влияет на экспрессию генов, которые участвуют в накоплении жирных кислот и поглощении глюкозы.

После двух недель ежедневных инъекций двух препаратов ученые вскрыли мышей и оценили состояние опухолей. Оказалось, что опухоли прекратили рост, а все раковые клетки, которые вступили в переход из эпителия в мезенхиму, вышли оттуда преобразившимися — желтыми и полезными — став частью жировой ткани.

Ученые особенно отмечают, что смогли достичь успеха, использовав два тривиальных, давно известных и одобренных препаратов. По мнению авторов, на основе их исследования можно разработать методику, которая позволит сделать химиотерапию эффективнее, лишив рак устойчивости и уменьшив риск рецидивов.

Источник: chrdk .ru

Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН обнаружили: стволовые клетки при введении в ткани могут попадать в кровоток и лимфоток и выявляться как минимум в регионарных лимфоузлах (тех, что принимают лимфу от определенных тканей). Исследователи не исключают их миграции в отдаленные от места инъекции участки организма. Следствием может являться непрогнозируемый рост сосудов, нейронов и других структур, нехарактерных для данных тканей.

Светящиеся мелкие сосуды в жировой ткани пахового лимфоузла животного
через неделю после ложной операции
© Игорь Майбородин

Исследования проводились на лабораторных крысах, которым перевязали паховую вену, после чего животным в мышцу вводили мультипотентные стромальные клетки (из них можно вырастить любую ткань). Благодаря этому у зверьков образовывались сосуды как вокруг поврежденной области (это было ожидаемо), так и вдали за пределами места укола. К тому же ученые отмечали и косвенные признаки присутствия стволовых клеток в кровеносных и лимфатических руслах: наличие макрофагов (долгоживущих фагоцитов, уничтожающих чужеродный для организма материал), поглотивших часть введенных меченых клеточных элементов.

«Мы не ожидали подобного эффекта, — говорит главный научный сотрудник лаборатории стволовой клетки Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН профессор, доктор медицинских наук Игорь Валентинович Майбородин. — Предполагалось, что будет происходить ангиогенез (рост сосудов) в прооперированной области. Это действительно было реализовано, но также выяснилось, что клеточные элементы попадают в кровеносную и лимфатическую системы и могут распространяться повсюду».

Для того чтобы зафиксировать перемещение стволовых клеток, их метили, вводя специальную генетическую конструкцию, позволяющую наработать белок, светящийся зеленым при облучении ультрафиолетом, а также окрашивали клеточные мембраны красным красителем. Бо́льшая часть клеток сразу погибала, не выдержав смены условий жизнедеятельности (культуру выращивали в пробирке), и затем поглощалась из крови макрофагами различных тканей. Фагоциты, в свою очередь, начинали светиться, и по локализации люминесценции исследователи устанавливали область миграции стволовых клеток. Также ученые наблюдали и свечение сосудов, образовавшихся в жировой клетчатке рядом с паховыми лимфоузлами.

«Мы инъецировали стромальные клетки подопытным животным в ткани рядом с лигированной (перевязанной) веной, а также проводили контроль: вводили их ложнооперированным крысам, у которых просто разрезали лапу, потом зашивали, но кровоток не блокировался. Во втором случае образование светящихся капилляров в отдаленной от места инъекции области происходило на одну-две недели раньше, чем у зверьков с “выключенным” сосудом. Аналогичная ситуация наблюдалась и с макрофагами», — объясняет Игорь Майбородин.

Введение стволовых клеток применяется в косметологии для омоложения, для коррекции облысения и, судя по полученным данным, подобные вмешательства небезопасны.

«Любая медицинская процедура имеет свои показания и противопоказания: при лечении заболеваний приходится смотреть, перевешивает ли положительный эффект отрицательные последствия. Поэтому, когда человек пострадал от инсульта, ему будут вводить стволовые клетки, надеясь, что кровоток восстановится, а нежелательные сосуды если и появятся, то негативный эффект будет многократно перекрыт положительным действием. Для каких-то косметических целей использовать подобные препараты пока не стоит — результаты могут быть непредсказуемы», — отмечает Игорь Майбородин.

Источник: Надежда Дмитриева sbras .info

Ученые из Университета Макгилла в Монреале и Торонтского университета экспериментально установили , что запоминание перенесенной боли различается в зависимости от пола. Эксперимент показал сходные результаты на лабораторных мышах и на людях.

«Мы решили провести эксперимент, изучая гиперчувствительность к боли у мышей, и обнаружили эти удивительные различия в уровнях стресса у самцов и самок, — объясняет профессор Джеффри Могил (Jeffrey Mogil) из Центра исследований боли, руководивший научным коллективом. — Поэтому мы решили распространить эксперимент на людей, чтобы проверить, будут ли результаты похожими. Мы были поражены, когда увидели, что между мужчинами и женщинами наблюдаются такие же различия, как и у мышей».

Оказалось, что самцы мышей и мужчины ясно помнят перенесенную ранее боль и испытывают сильный стресс, возвращаясь в то место, где они ее почувствовали. Тогда как самки мышей и женщины, похоже, не чувствуют такого стресса.

«Что было еще более удивительным, так это то, что мужчины реагировали сильнее, потому что считалось, будто женщины более чувствительны к боли, чем мужчины, и что они, как правило, более подвержены стрессу», – добавляет Джеффри Могил.

В экспериментах мыши и люди (41 мужчина и 38 женщин в возрасте от 18 до 40 лет) оказывались в определенном помещении, где они испытывали низкий уровень боли, вызванной теплом, направленным на заднюю лапу (предплечье в случае людей). Люди оценивали уровень боли по 100-балльной шкале, а мыши «оценивали» ее по тому, как быстро они удалялись от источника тепла. Сразу же после этого начального опыта с болью низкого уровня субъекты испытали более интенсивную боль. Людей попросили надеть плотно надутую манжету для измерения артериального давления и выполнять упражнения руками в течение 20 минут. Ощущения при этом были достаточно болезненными и только семь из 80 испытуемых оценили их менее чем в 50 баллов из ста. Мыши получали инъекцию раствора уксуса, которая вызывала боль в животе в течение примерно 30 минут.

На следующий день участники вновь попадали туда, где они переносили боль накануне, и вновь подвергались первому – тепловому – воздействию. При этом мужчины оценивали болевые ощущения от тепла выше, чем вчера, и выше, чем женщины. Самцы мышей также более сильно реагировали на боль, а у самок этого не наблюдалось. Не было повышенной реакции у самцов, если их сажали в другое помещение. Чтобы подтвердить, что болевые ощущения усилились из-за воспоминаний о прошлой боли, исследователи вводили самцам мышей препарат под названием ZIP, который блокирует воспоминания, и высокий уровень стресса после этого не наблюдался.

Ученые полагают, что результаты опытов могут быть полезны для терапии хронической боли у людей. Воздействуя на механизм воспоминаний, врачи в будущем смогут снизить интенсивность болевых ощущений.

Исследование опубликовано в журнале Current Biology  
Источник: polit .ru

Астрономы, возможно, впервые стали свидетелями момента превращения сверхновой в черную дыру или нейтронную звезду в галактике CGCG 137-068, сообщается на официальном сайте NASA. Также есть предположение, что яркая вспышка в галактике была не вызвана взрывом сверхновой, а стала результатом «обеда» черной звезды, уничтожающей расположенную рядом звезду. Исследователи представили свои гипотезы на 233-м заседании Американского астрономического общества в Сиэтле.

AT2018cow в галактике CGCG 137-068 ,
которая находится на расстоянии около 200 миллионов световых лет в созвездии Геркулеса
© Sloan Digital Sky Survey

16 июня 2018 года в ночном небе появилась короткая и необычная вспышка, озадачившая астрономов и астрофизиков. Событие получило название AT2018cow. Такое имя было сгенерировано компьютером, последние буквы были выбраны случайно, но сложились в английское слово «cow», что в переводе означает «корова». Прозвище прочно закрепилось за необычной вспышкой в научном сообществе.

Вспышка, обнаруженная в июне, отличается от любого небесного взрыва, когда-либо наблюдавшегося ранее. Она была по крайней мере в 10 раз ярче, чем типичный взрыв сверхновой. Это необычное событие произошло внутри или вблизи звездообразующей галактики, известной как CGCG 137-068, расположенной на расстоянии около 200 миллионов световых лет в созвездии Геркулеса. Впервые «Корова» была обнаружена с помощью наземных телескопов ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System), расположенных на Гавайях.

Одно из возможных объяснений происхождения «Коровы» состоит в том, что черная дыра буквально «разорвала» проходящую мимо звезду на части. Подобно тому, как гравитация Луны воздействует на земную биосферу, влияя на морские приливы и отливы, черная дыра оказывает похожее, но более мощное воздействие на приближающуюся звезду, в конечном итоге разбивая ее на поток газа. Хвост газового потока выбрасывается из системы, а из других остатков вокруг черной дыры образуется движущийся диск. Во время этого процесса высвобождается большое количество энергии.

Другая группа ученых смогла собрать данные о «Корове» в еще более широком диапазоне длин волн, от радиоволн до гамма-лучей. Основываясь на этих наблюдениях, команда предполагает, что источником яркой вспышки может быть сверхновая. Когда массивная звезда умирает, она взрывается как сверхновая – в результате образуется либо черная дыра, либо невероятно плотный объект, нейтронная звезда.

«Мы думаем, что это был особый случай и что мы, возможно, впервые наблюдали создание плотного [космического] тела в режиме реального времени», – цитирует NASA Рафаэллу Маргутти (Raffaella Margutti), астрофизика из Северо-западного университета, ведущего автора исследования о «Корове».

Источник: NASA

Парниковые газы повышают температуру океана быстрее, чем считалось ранее, утверждает новое исследование Калифорнийского университета в Беркли. Эти результаты служат еще одним доказательством того, что слухи о замедлении или «перерыве» в глобальном потеплении за последние 15 лет были необоснованными.

«Если вам нужны доказательства глобального потепления – взгляните на наши океаны. Нагревание океана считается очень важным показателем изменения климата, и у нас есть веские доказательства того, что он нагревается быстрее, чем мы думали», – утверждает один из авторов статьи Зик Хаусфатер (Zeke Hausfather).

Температура океана может выступать в качестве критического маркера глобального изменения климата, поскольку приблизительно 93 процента избыточной солнечной энергии, которая задерживается парниковыми газами, накапливается в мировых океанах. И, в отличие от температуры на суше, температура океана не зависит от межгодовых изменений, вызванных такими климатическими явлениями, как Эль-Ниньо (колебание температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана) или извержения вулканов. Результаты исследования, опубликованные в журнале Science, показывают, что тренды содержания тепла в океане соответствуют прогнозируемым ведущими моделями изменения климата, а общее потепление океана ускоряется.

Существующие модели (Сoupled Model Intercomparison Project 5, CMIP5) предсказывают, что, если не предпринимать никаких усилий по сокращению выбросов парниковых газов, к концу века температура верхних двух тысяч метров мирового океана поднимется на 0,78 градуса по Цельсию. При этом тепловое расширение, вызванное этим повышением температуры, поднимет уровень моря на 30 сантиметров. Более теплый океан также станет причиной более сильных ураганов и экстремальных осадков.

«2018 год занял четвертое место среди самых теплых годов за всю историю наблюдений, и наверняка станет самым теплым годом за всю историю наблюдения океанов, как это было в 2017 и 2016 годах. Не удивительно, что процессы глобального потепления намного легче обнаружить, измеряя температуру океана, а не суши. Тот факт, что наши результаты теперь согласуются с климатическими моделями, обнадеживает, поскольку устраняет большую неопределенность, с которой мы сталкивались ранее», – рассказывает Хаусфатер.

Флотилия из почти четырех тысяч плавающих роботов дрейфует по мировому океану, каждые несколько дней погружаясь на глубину двух тысяч метров, измеряя температуру океана, показатели кислотности и солености. Этот батальон под названием Арго (Argo) предоставляет широкие данные о водной части планеты с середины 2000-х годов. До Арго данные о температуре океана были редкими, а ученые полагались на батитермографы, которые погружались на глубину только один раз.

В своей работе исследователи рассчитали температуру океана до 1970 года, а затем воспользовались новыми методами для исправления ошибок калибровки и смещений в данных как в показаниях Argo, так и батитермографов. Ученые приняли во внимание тот факт, что теплеющий океан выделяет кислород в атмосферу. Это помогло им рассчитать потепление океана, высчитав изменения концентрации кислорода в атмосфере. Исследование также учитывало другие факторы, такие как сжигание ископаемого топлива, которые также изменяют уровни кислорода в атмосфере.

Эти новые данные, по словам ученых, исправляют множество проблем старых записей, и теперь они вполне согласуются с показателями самых современных моделей климата.

Источник: naked-science .ru

РИА Новости. Японский зонд «Акацуки» обнаружил гигантские спиралеобразные структуры в нижних слоях атмосферы Венеры, порожденные полярные ветрами и быстрым вращением планеты. Их фотографии и описание были опубликованы в журнале Nature Communications.

Спиралеобразная структура в атмосфере Венеры, открытая зондом «Акацуки»
© Kashimura et al. / Nature Communications 2019

Атмосфера Венеры интересует ученых уже почти 60 лет, с момента начала ее серьезного изучения советскими зондами из серии «Венера» и американскими аппаратами «Маринер». Достаточно быстро ученые выяснили, что воздушная оболочка «сестры» Земли абсолютно не похожа на ее аналог у нашей планеты.

Так, она оказалась чрезвычайно плотной и давление у ее поверхности почти в сто раз выше, чем на Земле. Высокая плотность заставляет углекислоту, на чью долю приходится около 95% массы воздуха Венеры, вести себя как экзотическая жидкость, а также порождает ряд других необычных эффектов.

В частности, атмосфера «утренней звезды» вращается в 60 раз быстрее, чем сама планета, что порождает сверхмощные ветра, движущиеся со скоростью в 500 километров в час. Вдобавок, день на ней длится дольше, чем год – 240 и 224 земных суток.

Необычные свойства воздушной прослойки Венеры порождают в ней загадочные гигантские структуры, существование которых ученые пока не могут до конца объяснить. Первая из них, гигантская буква Y, была открыта еще в 1960 годах. Вторая – причудливая стоячая волна длиной в 10 тысяч километров — была найдена совсем недавно, после того, японский зонд «Акацуки», специально созданный для изучения атмосферы Венеры, успешно вышел на ее орбиту.

Хироки Касимура (Hiroki Kashimura) из университета Кобе (Япония) и другие члены научной команды «Акацуки» открыли еще одну крайне необычную структуру, изучая снимки нижних слоев облаков «утренней звезды», полученные зондом относительно недавно при помощи инфракрасных камер.

Ученых, как отмечает Касимура, интересовали не столько сами сернокислотные облака, как то, как их расположение, плотность и другие свойства отражали то, в какую сторону и с какой скоростью движутся ветра и более крупные потоки воздуха в атмосфере Венеры.

Подобные наблюдения, как надеялись ученые, должны были помочь им «заглянуть» за толстый слой облаков и понять, какие климатические процессы дирижируют круговоротом воздушных масс в необычной атмосфере второй планеты Солнечной системы.

Вместо этого они натолкнулись на еще одну загадку. Объединив снимки за последние три года, японские планетологи обнаружили, что приполярные и умеренные области атмосферы Венеры опоясывают гигантские спирали из особенно быстрых потоков воздуха. Длина каждого «хвоста» спирали составляла около десяти тысяч километров, а ширина – несколько сотен тысяч метров.

Для раскрытия ее природы Касимура и его коллеги обратились за помощью к коллегам-теоретикам, создававшим модели климата Венеры на базе данных с «Акацуки» и других зондов. Оказалось, что их расчеты уже указывали на то, что подобные структуры должны были существовать в атмосфере «утренней звезды», однако до полета зонда у них не было возможности проверить эти выкладки.

Используя их расчеты, планетологи смогли понять, как возникают эти загадочные спирали. Оказалось, что их порождают два феномена, хорошо знакомых всем жителям Земли – полярные высотные ветра, «дирижирующие» климатом нашей планеты, и сила Кориолиса, порожденная вращением Земли и закручивающая вихри направо в северном полушарии и налево – в южном.

Что интересно, расчеты теоретиков показывают, что подобные спирали должны существовать в атмосфере Венеры постоянно, однако в реальности это не так. Как показывают наблюдения Акацуки, эти вихри периодически появлялись и исчезали, причину чего еще предстоит выяснить.

Ученые надеются, что дальнейшие наблюдения при помощи «Акацуки» помогут им раскрыть эту загадку и понять, как эти спирали влияют на климат Венеры сегодня и как они могли менять его в прошлом.

Источник: РИА Новости

РИА Новости. Японский зонд «Акацуки» обнаружил гигантские спиралеобразные структуры в нижних слоях атмосферы Венеры, порожденные полярные ветрами и быстрым вращением планеты. Их фотографии и описание были опубликованы в журнале Nature Communications.

Спиралеобразная структура в атмосфере Венеры, открытая зондом «Акацуки»
© Kashimura et al. / Nature Communications 2019

Атмосфера Венеры интересует ученых уже почти 60 лет, с момента начала ее серьезного изучения советскими зондами из серии «Венера» и американскими аппаратами «Маринер». Достаточно быстро ученые выяснили, что воздушная оболочка «сестры» Земли абсолютно не похожа на ее аналог у нашей планеты.

Так, она оказалась чрезвычайно плотной и давление у ее поверхности почти в сто раз выше, чем на Земле. Высокая плотность заставляет углекислоту, на чью долю приходится около 95% массы воздуха Венеры, вести себя как экзотическая жидкость, а также порождает ряд других необычных эффектов.

В частности, атмосфера «утренней звезды» вращается в 60 раз быстрее, чем сама планета, что порождает сверхмощные ветра, движущиеся со скоростью в 500 километров в час. Вдобавок, день на ней длится дольше, чем год – 240 и 224 земных суток.

Необычные свойства воздушной прослойки Венеры порождают в ней загадочные гигантские структуры, существование которых ученые пока не могут до конца объяснить. Первая из них, гигантская буква Y, была открыта еще в 1960 годах. Вторая – причудливая стоячая волна длиной в 10 тысяч километров — была найдена совсем недавно, после того, японский зонд «Акацуки», специально созданный для изучения атмосферы Венеры, успешно вышел на ее орбиту.

Хироки Касимура (Hiroki Kashimura) из университета Кобе (Япония) и другие члены научной команды «Акацуки» открыли еще одну крайне необычную структуру, изучая снимки нижних слоев облаков «утренней звезды», полученные зондом относительно недавно при помощи инфракрасных камер.

Ученых, как отмечает Касимура, интересовали не столько сами сернокислотные облака, как то, как их расположение, плотность и другие свойства отражали то, в какую сторону и с какой скоростью движутся ветра и более крупные потоки воздуха в атмосфере Венеры.

Подобные наблюдения, как надеялись ученые, должны были помочь им «заглянуть» за толстый слой облаков и понять, какие климатические процессы дирижируют круговоротом воздушных масс в необычной атмосфере второй планеты Солнечной системы.

Вместо этого они натолкнулись на еще одну загадку. Объединив снимки за последние три года, японские планетологи обнаружили, что приполярные и умеренные области атмосферы Венеры опоясывают гигантские спирали из особенно быстрых потоков воздуха. Длина каждого «хвоста» спирали составляла около десяти тысяч километров, а ширина – несколько сотен тысяч метров.

Для раскрытия ее природы Касимура и его коллеги обратились за помощью к коллегам-теоретикам, создававшим модели климата Венеры на базе данных с «Акацуки» и других зондов. Оказалось, что их расчеты уже указывали на то, что подобные структуры должны были существовать в атмосфере «утренней звезды», однако до полета зонда у них не было возможности проверить эти выкладки.

Используя их расчеты, планетологи смогли понять, как возникают эти загадочные спирали. Оказалось, что их порождают два феномена, хорошо знакомых всем жителям Земли – полярные высотные ветра, «дирижирующие» климатом нашей планеты, и сила Кориолиса, порожденная вращением Земли и закручивающая вихри направо в северном полушарии и налево – в южном.

Что интересно, расчеты теоретиков показывают, что подобные спирали должны существовать в атмосфере Венеры постоянно, однако в реальности это не так. Как показывают наблюдения Акацуки, эти вихри периодически появлялись и исчезали, причину чего еще предстоит выяснить.

Ученые надеются, что дальнейшие наблюдения при помощи «Акацуки» помогут им раскрыть эту загадку и понять, как эти спирали влияют на климат Венеры сегодня и как они могли менять его в прошлом.

Источник: РИА Новости

В компании сообщили, что такие компьютеры можно, в частности, использовать для анализа финансовой информации, выявления факторов риска для инвесторов и для оптимизации систем поставок товаров

© IBM

Квантовый компьютер IBM Q System One — устройство, которое использует явления квантовой механики для обработки данных — представила на проходящей в Лас-Вегасе (штат Невада) крупнейшей в мире выставке бытовой электроники компания IBM.

Как отметила компания в распространенном на выставке пресс-релизе, эта первая интегрированная система предназначена для научного и коммерческого использования и «для решения в будущем проблем, которые в настоящее время считаются слишком сложными» для ныне существующих систем. В частности, такие компьютеры могут использоваться для анализа финансовой информации и для выявления факторов риска для инвесторов, для оптимизации систем поставок товаров и для других целей.

Квантовый компьютер внешне выглядит как воздухонепроницаемый контейнер размером 2,7 на 2,7 м, выполненный из боросиликатного стекла толщиной более сантиметра, в котором размещены электронные компоненты и система охлаждения, обеспечивающая необходимый температурный режим для компьютера, где кубиты (наименьшие элементы для хранения информации) подвергаются воздействию малейших изменений температуры и электромагнитного излучения.

Первый коммерческий центр по использованию квантовых компьютеров компания намерена открыть в нынешнем году в городке Покипси (штат Нью-Йорк). Как отметил интернет-портал ZDNet со ссылкой на вице-президента IBM по вопросам разработки квантовых компьютеров Боба Сатора, пока не принято решение относительно того, сколько именно квантовых систем будет размещено в одном коммерческом центре.

В качестве основных проблем, связанных с развитием квантовых компьютеров, ZDNet назвал необходимость разработки специальных приложений для работы с кубитами, постоянное поддержание необходимого температурного режима в компьютере и новые технологические решения при их изготовлении. В связи с этим, отметило издание, вычисления с использованием квантовых компьютеров скорее всего будут предоставляться только в специальных центрах.

Выставка бытовой электроники Consumer Electronic Show (СES) проводится с 1967 года. В нынешнем году свою продукцию в 32 категориях — от 3D-печати и разработок в области создания искусственного интеллекта до цифровой медицины, образования, робототехники, связи и безопасности — представляют более 4,5 тыс. компаний из 155 стран.

Источник: ИТАР-ТАСС

В недавно  опубликованной  статье журнала Nature исследователи из Университета Падерборн и Института имени Фрица Габера в Берлине продемонстрировали способность наблюдать движение электронов во время химической реакции.

© Nature/T. Frigge at al.

Электроны существуют на самых малых масштабах, имея меньше одной квадриллионной метра в диаметре и вращаясь вокруг атома на фемтосекундных скоростях. Экспериментаторы, заинтересованные в наблюдении поведения электронов, используют лазерные импульсы для взаимодействия с ними. Они могут вычислить энергию и импульс электронов, проанализировав свойства, выбитые из них лазерным светом.

Сложность для исследователей представляет регистрация событий, происходящих на фемтосекундных масштабах: для начала они должны возмутить систему лазерным импульсом, а затем наблюдать в течение нескольких фемтосекунд. Достичь такого уровня разрешения сложно, так как фемтосекунды невероятно коротки: свет может преодолеть почти 300 тысяч километров за секунду, но за фемтосекунду он успеет пролететь всего 300 нанометров.

После возмущения лазерным импульсом валентные электроны атома — электроны, находящиеся вне атома и способные помочь в формировании химических связей — могут перестроиться, сформировав новые химические связи, что в дальнейшем помогает в формировании новых молекул. Однако из-за скорости и масштабов этих взаимодействий исследователи ранее могли только строить гипотезы о том, как происходят эти перестройки.

Чтобы лучше изучить поведение электронов, доктор Вольф Геро Шмидт из Университета Падерборн и его коллеги воспользовались суперкомпьютером в Центре высокопроизводительных вычислений в Штутгарте и смоделировали этот феномен.

«Экспериментальная группа в Институте имени Фрица Габера обратилась к нам по поводу этого исследования, и мы создали симуляцию, — рассказывает Шмидт. — В этом случае теория предшествовала эксперименту, так как мы уже сделали предсказание — и эксперимент его подтвердил».

Нынешние симуляции команды состоят примерно из тысячи атомов, которые, несмотря на малые размеры, позволяют исследователям получить возможность наблюдать взаимодействия атомов и состоящих в них электронов. Оптимизировать код группе из Падерборна помогла команда из Центра высокопроизводительных вычислений, что позволило им работать параллельно на 10 тысячах ядрах. Шмидт объяснил, что, несмотря на то, что в целом исследование даст плодотворные результаты после работы с системами размером от 10 тысяч атомов, команда планирует поработать и с более сложными системами.

Источник: naked-science .ru

 

Международная группа исследователей раскрыла механизм, который стоит за регуляцией репликации ДНК. Его подробности описаны в работе, опубликованной в журнале Cell.

Схематическое изображение процесса
© Cell

Руководитель исследования профессор Дэвид Гилберт (David Gilbert) рассказал, что загадка управления репликацией долго вводила ученых в заблуждение:

«Для нас это оставалось тайной. Репликация казалась устойчивой ко всем воздействиям, которыми мы старались ее нарушить. Мы подробно описали, как она меняется в разных типах клеток и останавливается при заболевании. Главное же оставалось скрытым — та последовательность ДНК, которая ее контролирует».

Гилберт и его коллеги изучали сегменты ДНК мыши, пока не наткнулись на необычную структуру. Они заметили в последовательности дезоксирибонуклеиновой кислоты три участка, которые часто соприкасались друг с другом. Авторы воспользовались технологией редактирования генов CRISPR-Cas9, чтобы вырезать все три области одновременно.

В результате ученые получили именно то, чего долго добивались. Удаление структур повлияло на контроль репликации.

«Извлечение этих элементов сместило время репликации сегмента от начала процесса к его завершению», — сказал Гилберт.

Изменение последовательности повлияло не только на время репликации, но и на трехмерную структуру ДНК, которая после операции кардинально изменилась.

Открытие поможет бороться с заболеваниями, связанными со временем репликации, такими как рак. Кроме того, по словам профессора Гилберта, изменение времени репликации может повлиять и на качество переноса генетической информации, что тоже способствует новым экспериментам.

Источник: naked-science .ru