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首次獲得獨特的O娛樂城評價造物工具的結構

一個國際研究小組首次獲得了處於活躍狀態的光敏鈉泵浦KR2蛋白的結構。該發現提供了光驅動鈉離子跨細胞膜轉移的機制的描述。論文 出來 在 自然通訊.

KR2我博弈娛樂城它是微生物視紫紅質的一個非常大的家族的成員-在古細菌,細菌,病毒和真核生物的細胞膜中存在光敏感蛋白。這些蛋白質具有廣泛的功能,包括光驅動離子跨膜運輸。這樣的離子通道和泵浦是光遺傳學的主要工具,光遺傳學是生物醫學中的一個新興領域,重點是通過用光照射它們來控制體內的細胞。

光遺傳學因其對腦研究和神經退行性疾​​病治療的微創技術的貢捕魚達人交易獻而備受關注,這些技術可解決阿爾茨海默氏症,帕金森氏症和其他疾病。除此之外,光遺傳學還可以逆轉視力和聽力損失並恢復肌肉活動。

儘管取得了許多成功,但光遺傳學的進一步發展因適用於細胞激活和抑制的有限數量的可用蛋白質而變得複雜。例如,使用最廣泛的光遺傳學工具Channelrhodops在 2,其結構最初是 已報告 在 科學 由MIPT研究人員和畢業生組成,可以傳輸鈉六合彩規則離子,鉀離子和鈣離子以及質子。蛋白質的低選擇性導致對細胞的不良副作用。結果,優化用於使用光遺傳學工具的方案目前是昂貴且費時的。

尋找新的,更具選擇性的蛋白質是光遺傳學的首要任務。其中一種候選藥物是2013年發現的KR2視紫紅質,是一種在生理條件下選擇性地僅將鈉離子轉運通過膜的獨特工具。了解KR2的工作方式對於優化該蛋白質的功能特性並將其用作新的光遺傳學工具的基礎至​​關重要。

MIPT生物物理學家在2000年發表了各種形式的KR2的第一個結構。 2015年 和 2019年除其他外,他們 顯示 該蛋白質在膜中組織成五聚體,並且這種行為對其功能至關重要。

但是,到目前為止描述的所有模型都研究了處於非活性或基態的蛋白質。然而,只有在照明後的活動狀態下,贏家娛樂城ote在實際上可以運輸鈉。為了了解KR2泵的工作原理,研究人員現已獲得併描述了其處於活動狀態的高分辨率結構。

該研究的第一作者,MIPT博士生Kirill Kovalev說:“我們開始使用傳統方法,通過激光照射激活已生長的蛋白質晶體中的KR2,並通過將晶體在100開爾文溫度下快速冷凍來獲取活躍狀態的快照。” “我們很幸運,因為這樣的操作很可能會破壞晶體。為了避免這種情況,我們必須對租賃進行微調金好贏娛樂城r波長和功率,找到最佳曝光時間。”

MIPT衰老和與年齡有關的疾病的分子機制研究中心的獨特設備,使得生產實驗所需的大量高質量KR2視紫紅質晶體成為可能。

該研究最重要的發現是鑑定與KR2分子內部的鈉離子結合的蛋白質的氨基酸殘基。它們是決定視紫紅質對特定類型離子的選擇性的因素。除此之外,該蛋白質處於2.1埃(2千億分之一米)的活性狀態的高分辨率結構揭示了該蛋白質活性中心的鈉離子結合位點的精確構型。該團隊首次表明,在視紫紅質的進化過程中,KR2的結合位點已針對鈉離子進行了優化。這意味著研究中獲得的活性狀態結構最適合下一代基於KR2的光遺傳學工具的合理設計。

“在我們的工作過程中,我們還獲得了室溫下的有源KR2結構,”科瓦廖夫補充道。 “為此,我們必須更新用於收集晶體學數據的眾所周知的協議。此外,我們採用了同步輻射源來利用串行晶體學技術,這些技術現在正越來越流行。”

室溫KR2結構確認從低溫快照生成的蛋白質模型是正確的。這直接證明了低溫冷凍不會影響視紫紅質的內部結構。

該論文報導的結構使科學家們能夠首次提供主動光驅動鈉離子跨細胞膜運輸的描述。具體而言,研究表明,鈉轉運最有可能涉及一種雜合機制,包括中繼質子轉運和通過蛋白質中極性腔的被動離子擴散。研究人員提出的機制已通過突變KR2形式的功能研究和從蛋白質釋放鈉離子的分子動力學模擬得到了證實。

離子穿過細胞膜的運輸是一個基本的生物學過程。就是說,鈉離子的運輸應該通過不同於質子運輸的機制來實現。”格勒諾布爾結構生物學研究所所長,MIPT衰老分子機制研究中心的科學協調人Valent在 Gordeliy解釋說。和與年齡有關的疾病。 “我們第一次看到了鈉離子如何與視紫紅質分子結合,並了解了離子釋放到細胞間空間的機制。”

生物電競下注物理學家相信,他們的發現不僅揭示了離子跨膜運輸的基本原理,而且將對光遺傳學有所幫助。 MIPT正在繼續開發優化的KR2蛋白形式,以擴展用於腦研究和神經退行性疾​​病療法的工具包。

這個故事中報導的研究以莫斯科物理與技術研究所的研究人員為特色 耀發娛樂城(俄國);格勒諾布爾大學和歐洲同步加速器輻射設施(法國);亞琛大學朱利希研究中心,馬克斯·普朗克生物物理研究所和歐洲分子生物學實驗室(德國);以及西班牙的ALBA同步加速器設施。

參考:Volkov等。 (2020)。通道視紫紅質對離子傳導的結構見解2。 科學&nb真人娛樂城sp;DOI:10.1126 / science.aan8862。

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