MIPT biophysicists together with colleagues from Russia and Europe have determined the mechanism of proton transport through the cell membrane by photosensitive proteins. The results obtained will find application in the development of optogenetics, in the methodology of working with nerve cells. The results of the scientists' research are published in the journal Nature Structural & Molecular Biology.
Proton transport is extremely important for cell life: both bacterial and animal, as it plays a key role in energy exchange. It is carried out due to photosensitive rhodopsin proteins — they, like pumps, pump various ions through the cell membrane. Microbes have their own analogue of rhodopsins — bacteriorhodopsins. It is believed that the molecular mechanisms of proton movement through various types of proton-conducting molecules have common universal features. However, these mechanisms are still poorly understood. In their work, a team from the Center for Research on the Molecular Mechanisms of Aging and Age-Related Diseases of MIPT used xenorhodopsin from the bacterium Bacillus coahuilensis, discovered in Mexico.
"We studied xenorhodopsins in our work. This is a subgroup of microbial rhodopsins that pump a proton into the cell against the usual direction. They have been studied recently, since 2016. For the first time, our team studied their structure right in the process of their work using time-resolved crystallography. The protein is excited by a laser, and hundreds of microseconds later it is irradiated with X-rays. Thus, with the help of X—ray diffraction, we were able to obtain its structure," explained Fyodor Tsybrov, a researcher at the Center for Research on Molecular Mechanisms of Aging and Age—Related Diseases at MIPT.
The authors were able to identify the amino acids of xenorhodopsin BcXeR, which are involved in the proton transfer process. It turned out that the transfer process is carried out by "proton wires" — chains of hydrogen bonds formed between water molecules. These water molecules appear only in the process of protein work, so scientists saw them for the first time.
According to the authors, the results obtained will find application in optogenetics in the future. This is a technique for studying the work of nerve cells based on the introduction of special channels into their membrane — opsins that react to light excitation. If the brain is exposed to light with a certain wavelength, then those neurons that have such channels will be activated or vice versa: they will not be able to generate action potentials.
"Xenorhodopsins are an alternative to the current tool for stimulating cells with light. Based on the results obtained by us, it is possible to create new optogenetic tools. To do this, it is necessary to find such microbial rhodopsins that would work well in mammalian cells and would be safe when used in the body. Unfortunately, so far we have managed to achieve the functioning of our protein only in bacteria. For this purpose, new metagenomic data are analyzed, in which previously unexplored protein genes are found. Perhaps some of them will be suitable for optogenetics purposes. In particular, with the help of the current study, it will become clear how it can be modified and improved," Fyodor Tsybrov added.
In the future, the researchers also plan to accurately establish the biological role of xenorhodopsins in the bacterial cell — so far they cannot answer the question of why these proteins are needed by bacteria.
In addition to MIPT researchers, specialists from the University of Göttingen, the Institute of Biophysics of the Max Planck Society (Germany), the Institute of Structural Biology (France), the Joint Institute for Nuclear Research, Lomonosov Moscow State University and a number of other centers also took part in the study.
Source of information: MIPT press service
Photo source: © RIA Novosti / Vladimir Vyatkin
The information is taken from the portal "Scientific Russia" (https://scientificrussia.ru /)
Рекомендуем посетить:
Десятилетие науки и технологий
Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия»
Русское географическое общество
Федеральный портал "Российское образование"
Электронный банк заданий для оценки функциональной грамотности
Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов
Навигатор для современных родителей "Растим детей"
Проект "Школа Минпросвещения России"
Российская общественная инициатива
Образовательный центр «Сириус»
Уважаемые коллеги!
В рамках подготовки обращений в Министерство науки и высшего образования Российской Федерации принимаем предложения по внесению дополнений и изменений в федеральные программы:
Федеральную научно-техническую программу развития генетических технологий на 2019-2030 годы, утвержденную постановлением Правительства Российской Федерации от 22 апреля 2019 года № 479, Федеральную научно-техническую программу развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на период до 2030 года и дальнейшую перспективу, утвержденную постановлением Правительства Российской Федерации от 16 марта 2020 года №287.
Предложения принимаются на электронную почту sci-idea@mail.ru
АКТУАЛЬНО
Научно-образовательный центр принимает предложения по совершенствованию образования и научной деятельности в России для направления в Министерство науки и высшего образования Российской Федерации и Министерство просвещения Российской Федерации, а также для размещения на портале "Российская общественная инициатива".
Предложения принимаются в свободной форме на электронную почту sci-idea@mail.ru.
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ БИЗНЕСА
3‑4 апреля 2025 года
VI МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«БИЗНЕС. ОБРАЗОВАНИЕ. ЭКОНОМИКА»
Сроки подачи заявок и материалов докладов: до 25 марта 2025 г.
ФИЛОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра романского языкознания приглашает ученых, преподавателей вузов, учителей, докторантов, аспирантов, магистрантов принять участие в работе Международной научной конференции «Романия: языковое и культурное наследие-2025», посвященной 85-летнему юбилею филологического факультета БГУ 20-21 мая 2025 г.
ФАКУЛЬТЕТ МЕЖДУНАРОДНЫХ ОТНОШЕНИЙ
26-27 июня 2025 г.
V Международная научно-практическая конференция
«Проблемы современного востоковедения»
Прием материалов и регистрация — до 20.04.2025 г.
ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.М. МАШЕРОВА
XIII Международная научно-практическая конференция «Молодость. Интеллект. Инициатива»
Дата проведения: 25 апреля 2025 г.
VIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы источниковедения»
Дата проведения: 24-26 апреля 2025 г.
Дата проведения: 16-17 мая 2025 г.
Дата проведения: 19-20 мая 2025 г.
Минпросвещения России обновило федеральный перечень учебников.
Целевое обучение в организациях высшего образования
Молодые ученые (достижения и поддержка)
Федеральный институт педагогических измерений:
видеоконсультации разработчиков КИМ ЕГЭ
Обучающие мероприятия для родителей
Единая информационная система проведения конкурсов на замещение должностей научных работников
Портал госслужбы (вакансии и кадровый резерв в федеральных и региональных органах власти)
Обсуждение проектов нормативных правовых актов в сфере образования и науки
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН от 29 декабря 2012 года № 273-ФЗ
"Об образовании в Российской Федерации"
Комментарий к Федеральному закону "Об образовании в Российской Федерации"
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН от 23 августа 1996 года № 127-ФЗ
"О науке и государственной научно-технической политике"
УКАЗ ПРЕЗИДЕНТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 28 февраля 2024 года № 145
"О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации"
ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 29 марта 2019 года № 377
ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 26 декабря 2017 года № 1642
"Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Развитие образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 12 сентября 2013 года № 1060 (признается утратившим силу с 1 сентября 2026 года)
"Об утверждении перечней специальностей и направлений подготовки высшего образования, применяемых при реализации образовательных программ высшего образования, содержащих сведения, составляющие государственную тайну или служебную информацию ограниченного распространения"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 24 февраля 2021 года № 118
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 1 февраля 2022 года № 89 (вступает в силу с 1 сентября 2026 года)
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 29 октября 2013 года № 1199
"Об утверждении перечней профессий и специальностей среднего профессионального образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 17 мая 2022 года № 336
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 370
"Об утверждении федеральной образовательной программы основного общего образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 372
"Об утверждении федеральной образовательной программы начального общего образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 371
"Об утверждении федеральной образовательной программы среднего общего образования"
ОТЧЕТЫ. ДОКЛАДЫ. СТАТИСТИКА
Российский статистический ежегодник. 2023
Статистические сборники Высшей школы экономики
Наука. Технологии. Инновации. 2024
Индикаторы инновационной деятельности. 2024
Международный день родного языка
Международный день лесов
21 марта
Всемирный день водных ресурсов
22 марта
Всемирный метеорологический день
Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта,
итальянского учёного, исследователя в области электрических явлений,