Фотосинтез теперь можно увидеть воочию

Терагерцовый ускоритель электронов. Иллюстрация Physorg

Мы буквально купаемся в океане световой энергии, но не можем ее ухватить-уловить. Любопытно, что с этим вот уже более 3 млрд лет справляются сине-зеленые водоросли, не имеющие даже клеточного ядра. Великая тайна фотосинтеза!

А. Любимов из Стэнфорда, П. Афонин из университета в Беркли и С. Коройдов из университета шведского г. Умеа вместе с коллегами с помощью рентгеновских импульсов рассмотрели «работу» кристаллов фотокомплекса. В этом нет ничего удивительного, поскольку ее уже видели при заморозке кристаллов. Интерес же редакции Nature вызвало то, что ученые работали при комнатной температуре, что удешевляет и ускоряет исследование. Детально выявлены характеристики двух из четырех стадий фотосинтеза, что постепенно продвигает ученых к воспроизведению этого важнейшего биологического процесса.

А журнал Optica опубликовал статью из Гамбургского университета, в которой описывается возможность получения рентгеновского пучка с помощью ускоряющих импульсов сначала ультрафиолетового, а затем терагерцового диапазонов, располагающегося между «микроволновкой» и видимым светом. Речь опять идет о широко применяемой электронной пушке, на пластину катода которой подается ультрафиолетовый импульс, генерирующий в просвете 75 микрон электроны. Последние тут же ускоряются «толчками» терагерцового излучения. В результате электронные вспышки в несколько сотен фемтосекунд (10–12 с) генерируют рентгеновский поток.

В будущем авторы надеются уменьшить длительность вспышек до одной фемтосекунды, что, в свою очередь, даст аттосекундные (10–18) рентгеновские импульсы для исследования динамики протеинов, фазовых переходов веществ и многое другое. Важно и то, что рентгеновский излучатель будет умещаться в коробке из-под обуви, а не в приличном автобусе, как сегодня.

Свет всему голова, считают ученые из московского Института биоорганической химии РАН, еще 10 лет назад получившие смену зеленого свечения флюоресцентного белка Дендра на красное, что широко применяется в биологических исследованиях. Проблема, однако, в том, что для этой смены необходим дорогой красный лазер, который теперь заменили на инфракрасный (который применяется, например, в телепультах). Это позволит подстегнуть изучение сложных процессов, протекающих в светящихся протеинах, и при смене ими длины излучения. То есть при переходе от зеленого свечения к красному, являющемуся более щадящим для живых клеток.

Светящиеся метки-маркеры позволили увидеть, как раковая клетка взаимодействует с внеклеточной подложкой, образуемой коллагеновыми волокнами. Они синтезируются фибробластами, которые используются в качестве стволовых клеток, могущих давать и злокачественные. Последние для своей миграции, приводящей к метастазированию, используют «канаты и веревки» коллагена, которые реагируют изменением натяжения, передаваемым опухолевым клеткам. Причем чем больше натяжение, как при прыжках на батуте, тем больше клеточная реакция. Сотрудники Корнелльского и Пенсильванского университетов пишут в журнале «Труды АН США» (PNAS), что новое видение процесса взаимодействия клеток и внеклеточного матрикса позволит выявить новые мишени лекарственного воздействия для подавления опухолевого роста и его метастазирования.