Биомолекула

В 1980 году ученые впервые показали, что через череп можно напрямую стимулировать кору мозга электрическим током. Но способ был, мягко говоря, не самым комфортным: через голову пропускали импульс напряжением около 2000 вольт⚡ Через пять лет инженер Энтони Баркер предложил гораздо более элегантное решение: не пропускать ток через голову, а создать рядом с ней быстро меняющееся магнитное поле. Так появилась транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). Магнитное поле практически беспрепятственно проходит через кожу и кости черепа и наводит электрический ток непосредственно в коре мозга. Если подать один импульс, можно, например, вызвать движение кисти. А если подавать импульсы сериями, то на некоторое время изменить возбудимость нейронов. Сегодня ТМС используют не только в исследованиях. Метод применяют в терапии депрессии, а также изучают и используют при хронической боли, мигрени, восстановлении после инсульта и ряде других состояний. А еще ТМС позволяет ученым буквально «выключать» отдельные участки мозга на короткое время, чтобы проверить, действительно ли они необходимы для той или иной функции. Больше о том, как работает магнитная стимуляция мозга (и другие методы нейромодуляции тоже!), рассказываем в нашей новой статье. #Биомолекула_инфографика

Иммунотерапия на основе химерных антигенных рецепторов (CAR) — одна из самых громких историй современной онкологии. CAR-T-клетки научились находить и уничтожать злокачественные B-клетки при лейкозах и лимфомах, и в отдельных случаях сохраняются в крови пациентов более десяти лет. Но когда дело доходит до рака предстательной железы, кишечника или легких — успех куда скромнее. Почему так происходит и можно ли это исправить? В поиске ответов на эти вопросы мы связались с Новосибирском и поговорили с Сергеем Викторовичем Кулемзиным — заведующим Лабораторией биосенсорных технологий Института медицины и медицинских технологий НГУ. Он одним из первых в России начал разрабатывать CAR-NK-клетки — альтернативу T-клеточной терапии, где в роли «убийц» выступают клетки-естественные киллеры. В новом интервью в рамках проекта «Биология в России: люди и открытия» вы узнаете как Сергей Кулемзин перешел из фундаментальной иммунологии в трансляционные исследования, какие бывают NK-клетки, как были созданы первые нейтрализующие антитела к SARS-CoV-2 и как организована научная работа в новосибирском Академгородке.  Читайте полное интервью на сайте Биомолекулы! Проект «Биология в России: люди и открытия» реализуется при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий». Партнером проекта выступила компания BioinnLabs. #Биомолекула_БиологияВРоссии

В интервью с Нариманом Баттулиным мы поговорили о 3D-геномике, пространственной организации хроматина и о том, как ученые пытаются понять, зачем клеточному геному нужна такая сложная архитектура. Если вам вдруг захотелось разобраться в теме глубже, то мы как раз собрали несколько ключевых работ научной группы Наримана Баттулина. 🧬 3D-организация генома сперматозоидов и фибробластов мыши Одна из ранних работ Баттулина по 3D-геномике. С помощью Hi-C исследователи показали, что в сперматозоидах, несмотря на чрезвычайно плотную упаковку ДНК, сохраняются A/B-компартменты и TAD-ы — структурные домены генома. 🐔 3D-организация генома курицы Исследователи сравнили пространственную организацию генома курицы с другими позвоночными. Оказалось, что TAD-ы демонстрируют высокую степень эволюционной консервативности, а эритроциты птиц обладают необычной архитектурой хроматина. 🩸Пространственная организация генома эритроцитов позвоночных В работе сравнили эритроциты десяти видов позвоночных. Исследование показало консервативность некоторых необычных особенностей организации хроматина в этих клетках — в частности, отсутствия TAD-ов. 🔬Что происходит, если удалить границу TAD? В локусе Kit/Kdr/Pdgfra ученые удалили границы TAD и посмотрели, как это повлияет на активность соседних генов. В некоторых клетках это привело к эктопической активации Kdr. При этом эффект оказался тканеспецифичным — одного изменения архитектуры генома оказалось недостаточно, важен был и регуляторный контекст клетки. 🧪 CAG-ACE2: трансгенная мышь для изучения SARS-CoV-2 Работа посвящена созданию трансгенной мыши — модели COVID-19 — и использованию современных методов секвенирования для изучения сложной структуры трансгенной вставки. 🧩 «Структурное эхо» митоза Самая свежая работа в подборке. Исследователи изучают, может ли пространственная организация митотической хромосомы оставлять след в последующей интерфазе. Авторы показывают роль конденсинов в формировании пространственной организации хроматина и предлагают идею «структурного эха» митоза. Получается довольно показательная подборка: от первых попыток увидеть трехмерный геном — до экспериментов, в которых ученые уже целенаправленно меняют его архитектуру и наблюдают, как это влияет на работу генов. А больше о научном пути Наримана Баттулина, его лаборатории и исследованиях 3D-генома — в нашем новом интервью. Проект «Биология в России: люди и открытия» реализуется при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий». Партнером проекта выступила компания BioinnLabs. #Биомолекула_БиологияВРоссии

Советы студентам и аспирантам, начинающим свой карьерный путь в науке, от генетика Наримана Баттулина. Читайте полную статью «ДНК в трех измерениях: как сибирские ученые изучают архитектуру генома» по ссылке. Проект «Биология в России: люди и открытия» реализуется Биомолекулой при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий». Партнером проекта выступила компания BioinnLabs. #Биомолекула_БиологияВРоссии

Хотя хирургия существует тысячи лет, долгое время врачи не знали, почему раны после операций и травм иногда гноятся и приводят к смерти. Ситуация начала меняться в 19-м веке. Английский хирург Джозеф Листер предположил, что причиной осложнений могут быть микроорганизмы, и предложил использовать карболовую кислоту для обработки ран и хирургических инструментов. Антисептика стала настоящей революцией: хирургия постепенно перестала быть постоянной борьбой с инфекциями. Но следующий переворот произошел уже в 20-м веке — с появлением антибиотиков. А вместе с ними появилась и новая проблема: антибиотикорезистентность. Сегодня ученым снова приходится искать способы борьбы с бактериями. И один из самых интересных вариантов — бактериофаги. О том, как мы прошли путь от карболовой кислоты до фаготерапии, рассказываем в новой статье спецпроекта «Бактериофаги». #Биомолекула_биофак

В новом дайджесте читайте заметку об эволюционной истории 27 сердец, новость о том, как таламус помогает формироваться коре, и обзор о том, как псилоцибин помог мышам справиться с побочным эффектом химиотерапии. Читайте на нашем сайте. Приятного чтения! Автор: Марина Холодова #Биомолекула_дайджест

А можно попасть в мозг, вообще не затрагивая сам мозг? Оказывается, да — через блуждающий нерв. Этот длинный нерв соединяет ствол мозга с внутренними органами и постоянно передает в мозг информацию о том, что происходит внутри нашего тела. Но ученые обнаружили, что если стимулировать его электрическими импульсами, можно менять активность целых нейронных сетей. Еще в 1930-х годах эксперименты на животных показали, что стимуляция блуждающего нерва изменяет электрическую активность мозга. А в 1988 году пациенту с фармакорезистентной эпилепсией впервые имплантировали систему VNS — систему стимуляции блуждающего нерва. Но есть и вариант без операции — taVNS. Электрод размещают прямо на ушной раковине, где проходит ветвь блуждающего нерва. Через нее ученые пытаются воздействовать на мозговые сети при депрессии, боли, мигрени и других состояниях. О том, как ученые научились модулировать деятельность нервной системы, рассказываем в нашей новой статье. #Биомолекула_инфографика

Один белок? Всего-то? Это уже не интересно! AlphaFold 3 стал круче. Теперь он может работать с целыми молекулярными сценами — комплексами белков, нуклеиновыми кислотами и ионами. Для этого разработчики AlphaFold 3 полностью пересобрали его архитектуру. На схеме — путь, который проходит заданная пользователем аминокислотная последовательность. 1️⃣Входной модуль Сначала AlphaFold 3 собирает информацию о молекулах, которые ему предстоит моделировать. Для белков и нуклеиновых кислот он ищет эволюционные связи и структурные шаблоны: формируются множественные выравнивания последовательностей (multiple sequence alignment, MSA) и извлекается информация о том, какие позиции в последовательности связаны друг с другом. Для лигандов, модифицированных аминокислот и нуклеотидов создаются исходные структурные представления. 2️⃣Встраивание информации (input embedder) Затем все эти данные переводятся в форму, с которой может работать нейросеть. Важная особенность AlphaFold 3 — это работа сразу на двух уровнях: остатков и атомов. Это позволяет модели одновременно видеть крупную картину взаимодействий между молекулами и детали на атомном уровне. 3️⃣Обработка эволюционной и пространственной информации В AlphaFold 2 центральное место занимал Evoformer. В третьей версии его функции разделены между несколькими компонентами: отдельным MSA-модулем и Pairformer, который обрабатывает информацию о взаимном расположении элементов системы. Такое разделение позволяет не тратить вычислительные ресурсы на самые дорогие операции там, где они не нужны. 4️⃣Диффузионный модуль И вот здесь находится главное новшество AlphaFold 3. Модель начинает с хаотичного расположения атомов и постепенно превращает ее в согласованную трехмерную структуру (денойзинг — прямо как в генераторах картинок). При этом диффузионная модель работает уже не с одним белком: она пытается одновременно разместить все компоненты молекулярной сцены, чтобы получившаяся структура учитывала их взаимодействия. Именно поэтому AlphaFold 3 — это не просто улучшенный AlphaFold 2. Это переход от предсказания структуры отдельного белка к совместному моделированию целых биомолекулярных комплексов. На схеме все эти этапы выглядят как несколько блоков, но за каждым из них скрывается множество нейросетей и довольно сложных алгоритмов. Подробно разбираемся в устройстве AlphaFold 3 в нашей новой статье в рамках спецпроекта с Центральным университетом. #Биомолекула_инфографика

Обычно образ химика ассоциируется прежде всего с ученым, сидящим в лаборатории, которая завалена грудой пробирок и прочей посудой. Однако современная химия шагнула далеко вперед. Взглянуть на эту непростую, но вместе с тем крайне интересную профессию по-новому, предлагает Илья Воротынцев в своей книге «Профессия—химик. От пробирки до завода». Перед ребятами и их родителями развернется настоящий театр специальностей, которые вытекают из профессии химика. Читатели смогут не только узнать интересные факты из истории химических открытий, но и познакомиться с тем, как работает современная химическая лаборатория и даже большое химическое производство, а также посмотреть, какую роль в этом играет химик-специалист. Оценка «Биомолекулы»: 9/10 Кому подойдет: юным читателям и их родителям для знакомства с интересными особенностями профессии химика, а также тем ребятам, кто хочет найти профессию по душе. Читайте на сайте. Автор: Александра Данилова #Биомолекула_рецензия

Бактерии окружают нас повсюду: в почве, воздухе, на коже. И даже в самой чистой операционной полностью избавиться от них невозможно. Вообще само попадание бактерий в рану — это еще не повод для паники. Важно другое: что они начинают там вытворять? Хирурги, чтобы оценивать ситуацию, выделяют несколько стадий: 🔹 Контаминация — бактерии попали в рану, но не размножаются и не мешают заживлению. 🔹 Колонизация — бактерии уже размножаются, но рана продолжает нормально заживать. 🔹 Локальная инфекция — микроорганизмы начинают повреждать ткани и усиливать воспаление. 🔹 Распространяющаяся инфекция — воспаление выходит за пределы раны. 🔹 Системная инфекция — процесс распространяется по организму и может поражать отдаленные органы. Так где же проходит граница между «бактерии просто попали в рану» и настоящей инфекцией? И главное — с кем именно приходится бороться врачам и чем: антисептиками, антибиотиками или бактериофагами? Читайте об этом в нашей новой статье! #Биомолекула_инфографика

Что такое вторая диагональ на HiC-картах? Вторая диагональ на Hi-C-карте — это дополнительная полоса повышенной частоты контактов, расположенная дальше от основной диагонали, которая соответствует контактам между близкими участками хромосомы. Такая структура может возникать, если хроматин организован в более крупную спиральную структуру: участки, удаленные друг от друга по линейной последовательности ДНК, оказываются пространственно сближены повторяющимся образом. Другими словами эта та самая двойная спираль, отображенная на Hi-C-карте. У многих растений гигантский геном, который может быть в десятки раз больше человеческого. Тогда на Hi-C-картах обнаруживаются дополнительные диагональные структуры, которые могут отражать спиральную организацию хроматина на нескольких уровнях.

«У растений, особенно с супердлинным геномом, есть вторая диагональ, а иногда и третья, когда спираль закручивается еще раз в спираль. Это какая-то частная история. Понятно, что если у вас супердлинные хромосомы, их надо как-то упаковать».

Этот феномен заинтересовал Наримана Баттулина после того, как похожие структуры обнаружили в данных по подсолнечнику. Исследователь решил проверить гипотезу на растении с особенно крупными хромосомами — вороньем глазе. Растение ученый выкопал в лесу недалеко от дома, теперь оно растет в горшке и ждет своего часа, ведь Hi-C для такого огромного генома требует слишком больших затрат, поскольку объем и стоимость анализа существенно возрастают с увеличением размера генома. Полное интервью с Нариманом Баттулиным — о 3D-геномике, Hi-C, ТАДах, генетически модифицированных мышах и неожиданных открытиях — в спецпроекте «Биология в России: люди и открытия». Проект реализуется при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий». Партнером проекта выступила компания BioinnLabs. #Биомолекула_БиологияВРоссии

Наши друзья из Института биоинформатики опубликовали статью по итогам лектория «Разрушители статистических мифов»! almclinmed.ru/jour/article/view/17669/1789 bioinf.me/stat_myths В журнале «Альманах клинической медицины» вышла статья «Мифологизация статистики в биомедицинских исследованиях» – о распространенных статистических практиках, которые давно стали привычными, но далеко не всегда имеют под собой достаточные методологические основания! 🦖 Читать статью 🦖 Посмотреть записи лекций можно на сайте лектория «Разрушители статистических мифов» 🦖 Обсудить публикацию с авторами можно в чате по статистике и R Института биоинформатики Авторы пообещали продолжение – ждём! ✨ ИБ в VK | ИБ в почте | ИБ в Telegram #bioinf_online #bioinf_education @bioinformatics_institute

А что, если не бороться с болью напрямую, а просто не пропустить ее? Примерно такой вопрос в 1965 году посетил умы Рональда Мелзака и Патрика Уолла: они предложили теорию воротного контроля боли. Согласно ей, в спинном мозге существует своеобразный «переключатель», который может регулировать прохождение болевых сигналов в мозг. Уже в 1967 году нейрохирург Норман Шили имплантировал электрод рядом со спинным мозгом пациента с сильнейшей болью — и боль действительно отступила. Так началась история стимуляции спинного мозга (SCS). Сегодня электроды размещают в эпидуральном пространстве рядом со спинным мозгом, а небольшой генератор импульсов — под кожей. Стимуляция изменяет передачу болевых сигналов и может значительно уменьшить хроническую боль. О том, как развивалась нейромодуляция и что мы умеем уже сегодня, рассказываем в новой статье спецпроекта «Медицинские нейротехнологии». #Биомолекула_инфографика

Ботулинический токсин известен тем, что временно расслабляет мышцы. Но именно это свойство долгое время было его главным ограничением: препарат воздействует не только на болевые, но и на двигательные нейроны. Поэтому учёные пытаются перестроить, как конструктор, токсин так, чтобы он действовал преимущественно на чувствительные болевые нейроны. Например, в 2026 году исследователи представили химерную молекулу ChoBot (читаем как “ХоБот”, от слова “холера”... – подробности в статье!). В экспериментах на животных она уменьшала хроническую боль без развития мышечной слабости. Больше о том, как устроен ботулотоксин и что делает его таким особенным, читайте на нашем сайте. #Инфографика_биофак

Вы мокрый биолог и устали капать? Значит, пора в биоинформатику! Секвенирование становится доступнее, генетические данные копятся, но выигрывают от прогресса далеко не все лаборатории. Один из главных тормозов — нехватка специалистов с аналитическими навыками. Можно, конечно, нанять биоинформатика на аутсорсе, но он бесконечно занят и не факт, что будет сидеть и разбираться в нюансах ваших данных. Хочешь делать хорошо — делай сам. Биологи для этого уже обладают экспертизой в живых системах, однако им недостает программистских скиллов и знания вычислительных инструментов. Это поправимо! Приобрести биоинформатическую интуицию поможет курс «Анализ NGS-данных». Участники учатся проводить полный цикл обработки — от сырых прочтений с секвенатора до осмысленных результатов в публикациях. Команда ведущих ученых знакомит студентов сразу со всеми этапами анализа и направлениями NGS: 🧬 контроль качества секвенирования и картирования 🧬 сборка и аннотация генома 🧬 коллинг SNP и структурных вариантов 🧬 филогенетика, анализ WGS на примере Y-хромосомы 🧬 эпигенетика (метилирование, хроматин) 🧬 метагеномика и нанопоровое секвенирование 🧬 транскриптомика (bulk и single-cell) Формат гибкий: 📅 30 живых занятий по вечерам и выходным 💿 записи всех лекций и практик для повторения 🖥 доступ к серверу с установленными пакетами 🤲 поддержка преподавателей, кураторов и комьюнити Курс Бластима идеален для тех, кто не готов тратить время на учебу в очередной магистратуре, но хочет глубоко погрузиться в современные омиксные технологии, освоить Python, Bash, R, алгоритмы, машинное обучение и применять их в работе Сайт курса: agency.blastim.ru/ngs Старт 7 сентября Реклама. Рекламодатель ООО «Бластим» ИНН: 7716966359 erid: 2VfnxxwnA8c

До появления AlphaFold структуру белка часто предсказывали по гомологии — буквально «натягивали» изучаемую последовательность белка на структуру близкого эволюционного родственника (гомолога). Появление AlphaFold, а затем AlphaFold 2 в 2021 году перевернуло жизнь структурных биологов. С важным ограничением: область применения этих инструментов ограничивалась изолированными белками — они плохо справлялись с олигомерами и комплексами белков с малыми молекулами и нуклеиновыми кислотами. Причина в том числе в индуцированном соответствии. Дело в том, что, связываясь с лигандом, белок может изменить свою форму и «подстроить» связывающий карман под партнера. Прямо как люди подстраиваются друг под друга в отношениях! Поэтому недостаточно знать структуру белка в свободном состоянии — нужно уметь моделировать их совместное сворачивание, или кофолдинг. Именно этому научили AlphaFold 3! Он изначально проектировался для предсказания не только структуры отдельных белков, но и комплексов различных биомолекул. Хорошо ли он справляется с этой задачей? На этот вопрос отвечаем в нашей новой статье в рамках спецпроекта с Центральным университетом. #Биомолекула_инфографика

В предыдущем посте мы рассказывали о трех стадиях раневого процесса. Но это классическая картина именно для острых ран. Но раны бывают и хронические (в биологии вообще редко что бывает в единственном числе) — те, что не заживают в течение 4–12 недель. Со временем в такой ране образуется собственная экосистема, где микроорганизмы поддерживают воспаление, а воспаление, в свою очередь, помогает этим бактериям размножаться. Особенно сложно бороться с биопленками. В хронических ранах они встречаются примерно в 60% случаев, а в острых — лишь в 6%. И вот здесь могут пригодиться бактериофаги — вирусы, способные избирательно поражать бактерии. Нетривиально? Да. Всё как мы любим. Подробнее о хронических ранах, биопленках и фаготерапии — в новой статье спецпроекта «Бактериофаги». Читайте на нашем сайте! #Биомолекула_инфографика P.S. Подробнее о биопленках можно почитать в конкурсной статье «БиомолТекста» 2023 года — «Биопленки: как живется в бактериальных многоэтажках». И, кстати, сейчас идет прием новых работ! Самое время поучаствовать и вам!

В биологии геном и другие клеточные структуры иногда используются совсем не так, как можно было бы ожидать. Например, всеми известная ДНК не только хранит и передает информацию, но и может бороться с инфекциями — своим особым способом. Вот что рассказывает Нариман Баттулин, герой нашей новой статьи!

«Это отдельное направление моих исследований, которое родилось из занятости в научной популяризации. Я коллекционирую такие факты, чтобы потом изучить их. Например, есть нейтрофилы, которые свой геном могут выплеснуть и накинуть на бактерии. Так они выполняют свою основную противомикробную функцию. А у миксин на ядро наматывается нить специального белка, то есть ядро используется как веретено».

Внеклеточные ДНК-ловушки образуют не только нейтрофилы (об этом, кстати, у нас есть отдельная статья). Подобные структуры описаны у эозинофилов, базофилов, тучных клеток и некоторых макрофагов. Клетка выбрасывает наружу ДНК, которая становится своеобразным каркасом: к ней прикрепляются белки с антимикробными свойствами, а сама сеть помогает физически удерживать микроорганизмы. Это вы и видите на картинке! Еще интересный пример негенетической функции ДНК — когда бактерии образуют биопленку, внеклеточная ДНК может становиться частью ее внеклеточного матрикса. Она участвует в формировании и стабилизации структуры сообщества и взаимодействует с белками и другими компонентами матрикса. То есть молекула, которую мы привыкли воспринимать как хранилище генетической информации, оказывается еще и частью своеобразного «строительного раствора» бактериального сообщества. Больше о том, как устроен геном и в каком виде существует ДНК в пространстве и какого это, изучать то, с чего начинается жизнь организма, читайте в нашей новой статье спецпроекта «Биология в России: люди и открытия». Проект реализуется при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий». Партнером проекта выступила компания BioinnLabs. #Биомолекула_БиологияВРоссии

Название книги Салли Эди интригует: электрóм — вряд ли знакомый широкой аудитории термин, да и в научных источниках он встречается не так часто. Неужели заинтересованные читатели проглядели новую науку, которая вот-вот перевернет наши представления о собственном теле? Давайте разбираться. Оценка «Биомолекулы»: 6/10 Кому подойдет: небиологам, людям, интересующимся темой и не особенно щепетильным к подаче фактов и экспертности автора. Читайте на сайте. Автор: Елена Белова #Биомолекула_рецензия