Monday, June 19th, 2023

Time	Event
11:30a	в крови крокодилов течет газировка Published:December 21, 2022 DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.11.049 Основные моменты •Крокодилы развили уникальный способ аллостерической регуляции функции гемоглобина. •Приобретение новой функции и потеря наследственной функции не были механически связаны •Приобретение новой функции белка в результате многочисленных замен в разных местах •Многие из причинных замен имеют весьма косвенные, зависящие от контекста эффекты. Краткое содержание Необычайная способность крокодилов нырять с задержкой дыхания приписывается уникальному способу аллостерической регуляции оксигенации гемоглобина (Hb) в циркулирующих эритроцитах. Мы исследовали происхождение и механистическую основу этого нового биохимического феномена, проводя эксперименты по направленному мутагенезу на возрожденных предках Hbs. Сравнение функции Hb между общим предком архозавров (группа, в которую входят крокодилы и птицы) и последним общим предком современных крокодилов показало, что регуляция сродства Hb-O2 посредством аллостерического связывания ионов бикарбоната представляет собой нововведение, специфичное для крокодилов, которое развилось в в сочетании с потерей аллостерической регуляции за счет связывания АТФ. Эксперименты по мутагенезу показали, что эволюция новой аллостерической функции у крокодилов и сопутствующая потеря наследственной функции не были механически связаны и были вызваны различными наборами замен. Повышение чувствительности к бикарбонату у крокодилового Hb связано с прямым эффектом нескольких аминокислотных замен в ключевых локациях в сочетании с косвенным эффектом множества других замен в структурно несопоставимых локациях. Такие непрямые эффекты взаимодействия позволяют предположить, что эволюция новой функции белка была обусловлена нейтральными мутациями, которые не давали адаптивного преимущества, когда они впервые возникали, но которые вносили вклад в благоприятный фон для последующих мутаций, изменяющих функцию в других местах. Из-за зависимости причинных замен от контекста уникальные аллостерические свойства крокодилового Hb не могут быть легко трансплантированы в дивергирующиеся гомологи других видов. Как новые функции белков эволюционируют постепенно, шаг за шагом, и в какой степени приобретение новой функции механистически связано с потерей наследственной функции? Это фундаментальные вопросы молекулярной эволюции, и к ним можно обратиться с помощью подхода белковой инженерии, который позволяет идентифицировать и функционально охарактеризовать причинные мутации. Здесь мы сообщаем об открытиях, касающихся молекулярной основы ключевого физиологического нововведения в ходе эволюции позвоночных. Мы использовали воскрешение наследственного белка в сочетании с экспериментами по сайт-направленному мутагенезу, чтобы проанализировать молекулярную основу уникального механизма аллостерической регуляции сродства O2 крокодилового гемоглобина (Hb). Крокодилы способны оставаться под водой в течение чрезвычайно длительного периода времени — физиологическая способность, которая позволяет некоторым видам, таким как нильский крокодил (Crocodylus niloticus), убивать крупных млекопитающих, таких как антилопы гну и зебры, утаскивая их под воду и топя. Эта замечательная способность нырять на задержке дыхания объясняется тем фактом, что кислородное сродство крокодилового гемоглобина регулируется ингибирующим действием ионов бикарбоната. Во время погружения заметное увеличение концентрации бикарбоната в эритроцитах (полученного в результате гидратации CO2), что снижает сродство Hb-O2, тем самым способствуя выгрузке O2 в клетки метаболизирующих тканей.6 Это очень эффективная физиологическая стратегия, поскольку циркулирующий запас O2 может быть почти полностью истощены, а емкость крови по СО2 максимальна. Как заявил Перуц,4 «удивительно, что простое и прямое реципрокное действие Hbs крокодилов между кислородом и одним из конечных продуктов окислительного метаболизма не было перенято другими позвоночными». Чувствительность гемоглобина крокодилов к бикарбонатам может также играть важную роль в доставке кислорода тканям во время постпрандиального «щелочного прилива», поскольку секреция соляной кислоты в желудок (которая способствует перевариванию скелетного материала) включает анионный обмен в желудке. слизистая оболочка кишечника, которая снижает концентрацию хлоридов в крови при одновременном повышении рН крови и концентрации бикарбонатов. Hbs челюстных позвоночных представляют собой гетеротетрамеры, состоящие из двух субъединиц α-типа и двух субъединиц β-типа. Каждая из четырех субъединиц глобина содержит гемовую группу с двухвалентным (Fe2+) атомом железа, который обратимо связывает одну молекулу O2. Тетрамер Hb претерпевает связанный с оксигенацией переход в четвертичной структуре, в результате чего два полужестких димера α1β1 и α2β2 вращаются друг относительно друга во время перехода между дезокси (низкоаффинной [T]) конформацией и окси (высокоаффинной [R]). Этот связанный с оксигенацией сдвиг в четвертичной структуре играет центральную роль в регуляции сродства Hb-O2 аллостерическими кофакторами (негемовыми лигандами, такими как ионы водорода, хлорид-ионы и органические фосфаты), которые присутствуют в Красная кровяная клетка. Аллостерические кофакторы снижают сродство Hb-O2, преимущественно связываясь с deoxyHb, тем самым стабилизируя низкоаффинное Т-состояние за счет образования дополнительных водородных связей и солевых мостиков внутри и между субъединицами. Среди Hbs челюстных позвоночных крокодиловый Hb уникален тем, что его сродство к O2 в основном регулируется ионами бикарбоната, а не органическими фосфатами, такими как АТФ. аллостерический регуляторный контроль остается загадкой. Недавние исследования предприняли шаги к разгадке этой загадки, продемонстрировав, что бикарбонат и CO2 являются мощными аллостерическими эффекторами крокодилового гемоглобина и что они имеют общие сайты связывания. Таким образом, эффект CO2 можно удобно изучить в качестве прокси для исследования связывания аллостерического бикарбоната. Ни ионы хлора, ни АТФ не мешают сильному CO2-эффекту Hb взрослых крокодилов, указывая на то, что сайты связывания T-состояния белка для этих аллостерических эффекторов должны быть разными. На основе структурного моделирования Perutz et al.3 предположили, что сайт связывания органических фосфатов в положительно заряженной центральной полости между β-цепями был кооптирован для связывания аллостерического бикарбоната в Hb крокодилов, сдвиг, который потребовал стереохимической реконфигурации множественные остатки. Perutz4 предположил, что предпочтительное связывание ионов бикарбоната могло включать всего лишь три аминокислотные замены, две из которых одновременно устраняли остатки, непосредственно участвующие в связывании АТФ. Согласно этой гипотезе, две дополнительные аминокислотные замены (1 в α-цепи и 1 в β-цепи) потребуются для полной отмены наследственной чувствительности к АТФ. Эти гипотезы были проверены путем создания мутаций, характерных для крокодилов, в рекомбинантном человеческом гемоглобине... +++ Одной строчкой: в результате статистически невозможного изменения структуры генов цепочкой из двадцати одного тесно связанного изменения, каждое из которых не дает никакого эффекта в отдельности, но приводит к качественных изменениям в итоге, благодаря которым крокодилы получили возможность использовать сигнал "усталости" мышц для подачи кислородного топлива в топку наиболее "горячих" локаций в теле путем замены фосфатных сигнальных механизмов на двуокись углерода. Можно сделать и бипеда, по свойствам гемоглобина крови полностью подобного крокодилу. (A) В 13 сайтах-кандидатах прямые мутации на фоне AncCrocT1/T4 (синие) вызывают значительное повышение чувствительности к бикарбонату, которое не соответствует эталонному значению AncCroc. Наблюдаемое усиление можно объяснить эффектами всего пяти специфичных для крокодилов мутаций в интерфейсе α1β2/α2β1. Возврат таких мутаций на фоне AncCroc (красный) устраняет чувствительность к бикарбонату. (B) Чтобы проверить, нужно ли комбинировать другие специфические для крокодилов мутации β-цепи с мутациями +5 для обеспечения полной чувствительности, мы разделили последовательность β-цепи AncCrocT1/T4 на равные трети и протестировали конструкции, содержащие все крокодиловые мутации. -специфические замены в каждой из трех частей. «Часть I» содержала +5 мутаций в сочетании с 16 дополнительными специфическими для крокодилов мутациями, сосредоточенными на N-конце и интерфейсах α1β2/α2β1 и α1β1/α2β2. Результаты показывают, что набор из 21 специфичной для крокодилов мутации Части I успешно повторяет полную чувствительность AncCroc к бикарбонату. (C) Мы синтезировали дополнительные конструкции, представляющие дальнейшие подразделения части I. (D) Меньшие подмножества мутаций Части I не полностью повторяют чувствительность к бикарбонату, хотя набор мутаций в интерфейсе α1β2/α2β1 (включая Tβ38K и Fβ41Y) вносит наибольший вклад. (E) Схематическая филогения паралогов β-глобина крокодилов, показывающая значительно ускоренную скорость несинонимичных замен (ω [= dN/dS] в модели ветвей/моделей клады) в постдупликационной ветви, соединяющей β AncT1/T4 с единственной копией , преддупликационный предок специфических для крокодилов паралогов HBB-T4 и HBB-T6. (F) Отсутствие существенной разницы в чувствительности к бикарбонату между человеческим Hb и мутантным Hb Sobek, который содержит те же самые 21 специфичную для крокодилов замену, которых было достаточно для придания полной чувствительности к бикарбонату на фоне AncCrocT1/T4 (T1T4-Часть I). (Read Comments | Comment on this)
7:22p	Два Владимира Следующая информация была извлечена из ряда источников, в том числе «Behind the Battle Intelligence in the war with Germany» Ральфа Беннета, Ian Fleming: A Personal Memoir by Robert Harling, Ian Fleming by Andrew Lycett, The A to Z of British Intelligence и «Исторический словарь британской разведки» Найджела Уэста, «Гений обмана: как хитрость помогла британцам выиграть две мировые войны» Николаса Рэнкина, «Speedbird: полная история BOAC» Робина Хайэма и «Катастрофа в воздухе» полковника Эдгара А. Хейна. Владимир Вольфсон был белым русским эмигрантом, родившимся в Киеве в 1903 году. Сын Александра и Беллы Вольфсон, он бежал в Великобританию после революции 1917 года и стал британским подданным в результате натурализации в 1925 году. Он был эвакуирован из Новороссийска на корабле Королевского флота, капитан которого оплатил его последующее образование в Великобритании, в том числе время, проведенное в Кембриджском университете, где он познакомился с Рэбом Батлером. После университета Владимир присоединился к нефтяной компании «Шелл», служил в Палестине и Египте, став первым секретарем Иерусалимского Ротари-клуба с момента его основания в 1929 году. Дороти, его жена, родилась в Питермарицбурге, Южная Африка, в 1890 году и была сестрой-близнецом Норы Ингрэм Дэвис, вышедшей замуж за бригадного генерала Эдгара Уильяма Кокса, старшего офицера разведки британского генерального штаба на протяжении большей части Первой мировой войны. Владимир был завербован военно-морской разведкой в 1926 году и назначен лейтенантом специального отделения Королевского военно-морского добровольческого резерва (RNVR). В 1934 году его повысили до лейтенанта-коммандера, а ко второй половине 1930-х годов он стал влиятельным в процессе найма в Секретную разведывательную службу, а также в военно-морскую разведку. Он был мобилизован с началом Второй мировой войны и, как однажды заметила Памела во время разговора о своем отце, «однажды вечером в начале войны его увезли, чтобы опознать Рудольфа Гесса, поскольку он был одним из немногих, кто встречался с ним раньше». Владимир получил ключевую роль в военной разведке в восточном Средиземноморье в качестве помощника военно-морского атташе в Стамбуле, где он сыграл ключевую роль в открытии каналов дезинформации для врага и передаче дезинформационных материалов немецким агентам. Он также сыграл важную роль в организации системы, помогающей военнослужащим союзников бежать из Греции, Болгарии и Румынии и возвращаться через Турцию обратно на Ближний Восток. По его инициативе было создано англо-турецкое бюро безопасности, которое должно было служить каналом для секретной разведывательной службы для получения информации о путешественниках военного времени на Балканы и обратно. В 1943 году за работу в Эгейском море Владимир был награжден Военным орденом Британской империи и повышен до звания командующего. В 1945 году он получил греческую медаль за выдающиеся заслуги за «выдающиеся заслуги в тесном сотрудничестве с греческими властями на Ближнем Востоке». Говорили, что Владимир был «более англичанином, чем любой другой англичанин» и был «полон решимости сделать все возможное для своей приемной родины». Таким образом, им очень восхищался Ян Флеминг, который также работал в Специальной разведывательной службе и имел комиссию в RNVR. Сообщается, что Флеминг считал Владимира «стильным секретным агентом старой школы» и, как полагают, имел в виду его, когда создавал характер Дарко Керима, главы резидентуры «Т» (Турция) в «Из России, с любовью». Владимир продолжил службу в РНВР после того, как его военные назначения подошли к концу, и в 1951 году получил звание капитана. В том году он сыграл важную роль в том, что Ян Флеминг, наконец, отказался от своей должности в RNVR, когда не смог уделить время обязательному ежегодному двухнедельному обучению. Флеминг безуспешно просил Владимира об освобождении от этой подготовки на том основании, что «как иностранный менеджер газет «Санди таймс» и «Кемсли ньюспейперс» я в течение всего года занимаюсь управлением всемирной разведывательной организацией, лучшей и быть не может подготовки к обязанностям, которые мне придется выполнять в DNI [директорат военно-морской разведки] в случае войны. Я также выполняю ряд задач от имени отдела Министерства иностранных дел, и этот отдел, я полагаю, был бы рад сообщить подробности об этой деятельности в DNI». После военной службы Владимир присоединился к BOAC, где был назначен советником по вопросам политики в Европе, а в начале 1952 года возглавил девять связанных с ней компаний. Он также стал членом правления Британской радиовещательной корпорации. Он трагически погиб во время полета на одном из самолетов BOAC de Havilland Comet, когда он разбился 10 января 1954 года после взрывной декомпрессии на высоте недалеко от острова Эльба у побережья Италии по пути в аэропорт Хитроу. Владимир был не просто случайным знакомым Реба Батлера, но и его довольно близким другом. Когда в 1954 году они вместе летели в Австралию в связи с визитом новой королевы Англии Владимир сказал Батлера -знаешь, если в самолете есть структурный дефект, нас всех взорвет гигантский взрыв при повреждении оболочки самолета. Так и случилось, когда Владимир возвращался из этой поездки обратно в Лондон уже без Батлера. Tripos (/ˈtraɪpɒs/ (слушать), множественное число «Triposes») — это академический экзамен, который был создан в Кембриджском университете в Кембридже, Англия. Они включают в себя любой из нескольких экзаменов, необходимых для квалификации студента бакалавриата, или курсы, пройденные студентом для подготовки к ним. Студенты бакалавриата, изучающие математику, например, в конечном итоге сдают математические Tripos, а студенты, изучающие английскую литературу, сдают English Tripos. В большинстве традиционных английских университетов студент регистрируется для изучения исключительно одной области, а не имеет «основных» или «второстепенных», как в американских, австралийских, канадских или шотландских университетах. На практике, однако, большинство степеней могут быть довольно междисциплинарными по своему характеру, в зависимости от предмета. Система штативов из нескольких частей в Кембридже также позволяет существенно менять поле между частями; Tripos по естественным наукам специально разработан, чтобы обеспечить очень гибкую учебную программу по всем наукам. Этимология Это слово имеет неясную этимологию, но его можно проследить до трехногих стульев, на которых кандидаты когда-то сидели при сдаче устных экзаменов, известных как штативы. Апокрифическая легенда гласит, что студенты получали одну ножку табурета за каждый из трех лет экзаменов, а на выпускном получали всю табуретку. (Read Comments | Comment on this)

<< Previous Day

2023/06/19 [Calendar]

Next Day >>