Новости науки 28.08–03.09.18

Квантовая симуляция экзотического состояния материи на 1800 кубитах

В 1970-х было предсказано новое экзотическое состояние материи, имеющее необычные топологические свойства; за эти работы в 2016 году вручили Нобелевскую премию по физике. Теперь учёным из D-Wave Systems удалось впервые провести крупномасштабную квантовую симуляцию такого состояния, используя систему из 1800 кубитов. Симуляция воспроизводит большинство ожидаемых результатов, что является большим достижением в области квантовых вычислений.

Подавление выброса инсулина для борьбы с раком: сила правильной диеты

Американо-швейцарской группой обнаружено, что правильная диета значительно повышает эффективность PI3K-ингибиторов в борьбе с раком. Это связано с наличием инсулиновой обратной связи, за счет которой сам организм повышает сопротивляемость раковых клеток терапии. Соответственно, подавление выбросов инсулина в кровь, как медикаментозно, так и за счет терапии, повышает эффективность лекарств.

Механизм мутации, вызывающей аутизм

Американскими учёными из института Карнеги изучен механизм действия мутации в гене FMR1, вызывающем самую распространенную из форм аутизма. Обнаружено, что она приводит к дефектам нервной трубки в эмбрионах. Это связано с тем, что FMR1 усиливает трансляцию мРНК, кодирующих несколько белков, связанных с работой нервной системы.

Рецепторы, необходимые для вхождения в фазу быстрого сна

Японские биологи обнаружили, что для вхождения в фазу быстрого сна – нужного, в частности, для правильной работы процессов памяти – необходимы ацетилхолиновые рецепторы Chrm1 и Chrm3. Выключение кодирующих эти белки генов у мышей приводило к тому, что животные вообще не входили в быструю фазу, когда спали. Работа поможет лучше понять связь между сном и функционированием организмов.

Инструмент для предсказания поведения клеток

Международная группа, включающая в себя представителей Санкт-Петербургского Политехнического Университета, разработала новый биологический инструмент для предсказания поведения клеток на несколько часов вперёд. Оказалось, что количества прошедшей и не прошедшей сплайсинг мРНК, характеризующей состояние клетки, позволяет найти производную скорости экспрессии РНК по времени — «скорость РНК». Эта величина даёт возможность анализировать линии развития и клеточную динамику по одному измерению.

Соединение, критически важное для ВИЧ-1

Инозитолгексафосфат — малая сахароподобная молекула, присутствующая во всех клетках млекопитающих. Международная группа учёных обнаружила, что это соединение критически важно для процессов сборки и созревания частиц ВИЧ-1, наиболее распространённой и патогенной разновидности вируса. Исследователи полагают, что находка позволит создать новые препараты против ВИЧ.

Изучение металлического дейтерия оптическими методами

Международной группой учёных оптическими методами изучен процесс превращения жидкого дейтерия в металл при сжатии его с помощью лазеров до 600 ГПа. Найдены переходы “молекулярный дейтерий-атомарный дейтерий” и “изолятор-металл” (около 200 ГПа). Эти данные, в частности, важны для астрофизики планет-гигантов, чьи внутренние слои состоят из металлического водорода.

Высокоэффективный скрининг органических реакций

Современная органическая химия страдает из-за того, что учёные публикуют в основном положительные результаты, что затрудняет возможность оценки ограничений той или иной реакции. К тому же, число неисследованных комбинаций реагентов и условий проведения реакций огромно и вряд ли подвластно химикам без помощи автоматизированных подходов. Группа американских учёных разработала протокол скрининга органических гетерогенных реакций в наномолярном масштабе, позволяющий оценивать исход примерно 150 реакций в минуту. Авторы обошлись без использования хроматографии, вооружившись масс-спектрометрией MALDI-TOF. Установка позволяет нагревать, перемешивать и воздействовать светом на образцы. Эффективность скрининга была продемонстрирована на примере аминирования по Бухвальду-Хартвигу с использованием четырёх каталитических систем.

Механизм отбора для детского микробиома

Известно, что состав микробиоты кишечника закладывается в раннем детстве, сразу после рождения. Сейчас международной группой ученых идентифицирован механизм отбора, действующего на микробы в кишечнике детей. Обнаружено, что рецептор TLR5, экспрессируемый после рождения в кишечнике, ведет отбор против заселения кишечника жгутиковыми бактериями.

Отдельные атомы меди в серебре: выигрыш для катализа

Немецкие учёные обнаружили, что сплав небольшого количества меди с серебром является значительно более эффективным катализатором, нежели простая медь. Причина в том, что атомы меди, встраивающиеся в кристаллическую решётку серебра, атомы которого имеют на 13% больший атомный радиус, слабо взаимодействуют с окружением и ведут себя похоже на изолированные атомы. Авторы полагают, что подобный подход можно использовать для дизайна других катализаторов.

Кооперативная работа фермента и фотокатализатора

Американским учёным удалось открыть новый класс реакций восстановления алкенов, проводимых кооперативно фотокатализатором и ферментом. В такой системе фотокатализатор способствует цис-транс изомеризации реагентов, а фермент ен-редуктаза восстанавливает двойные связи – при этом продукты получаются обогащёнными одним из энантиомеров. Метод позволяет использовать смеси цис-транс алкенов вместо чистых изомеров, а также проводить превращения не очень активных реагентов.

Активация простых алканов доступными солями церия

Китайские химики разработали новый метод активации простых алканов — метана, этана и пропана, получаемых из природного газа. В обычных условиях алканы инертны, и для использования в синтезе их преобразовывают в спирты, галогеналканы и другие классы соединений. Авторы работы показали, что коммерчески доступные соли церия в спиртовой среде при облучении солнечным светом катализируют присоединение алканов к олефинам, ароматическим соединениям и азосоединениям.

Оценка пользы солнечного геоинжиниринга для сельского хозяйства

Одним из возможных вариантов борьбы с глобальным потеплением является геоинжиниринг – выброс в верхние слои атмосферы отражающих сульфатных аэрозолей, снижающих температуру на Земле. Однако такой метод приведёт и к снижению количества солнечного света, достигающего поверхности планеты. Сейчас американскими учёными получены количественные оценки влияния сульфатных аэрозолей, выброшенных в атмосферу вулканами Пинатубо и Эль-Чичон на солнечный свет и на урожаи. Показано, что эффект от снижения температур на Земле будет скомпенсирован потерей части солнечного света – иными словами, такой геоинжиниринг не поможет сельскому хозяйству.

Железные комплексы, привлекающие кукурузных жуков-вредителей

Швейцарско-немецкой научной группой исследовано взаимодействие между кукурузой и ее вредителем – личинками западного кукурузного жука, доставляющего производителям кукурузы в США убыток порядка миллиарда долларов в год. Показано, что личинки обнаруживают корни кукурузы по комплексу железа и бензоксазиноидов, которые растение использует для захвата железа из почвы и защиты от насекомых. Учёные полагают, что обнаруженный сигнальный путь позволит в будущем разработать защиту от кукурузного жука, например, модифицировав производящийся кукурузой бензоксазиноид таким образом, чтобы личинки не могли его обнаружить.

Гетероструктура с возможностью произвольного изменения угла между 2D-материалами

Американо-японским научным коллективом создана система, позволяющая изменять угол между двумя 2D-слоями в гетероструктуре. В её основе находится слой графена, на котором располагается шестерня из нитрида бора – последнюю можно поворачивать с помощью кантилевера атомно-силового микроскопа. Изучена зависимость электронной структуры системы и оптических и электрических её свойств от угла между слоями.

Расшифровка генома пшеницы

Международным консорциумом International Wheat Genome Sequencing Consortium наконец расшифрован геном пшеницы. Длительность и сложность его исследования связана с тем, что он представляет из себя смесь из трех близких субгеномов. В работе другой международной группы изучены уровни экспрессии сходных генов из разных субгеномов пшеницы. Таким образом, уже начата работа по изучению транскриптома пшеницы, необходимая для улучшения ее свойств с помощью генной модификации.

Причина стабилизации климата в первые 4 миллиарда лет существования Земли

Американские учёные из Йельского университета предложили новое объяснение феномену высокого уровня углекислого газа в атмосфере Земли в течение первых 4 миллиардов лет её истории, стабилизировавшего земной климат. Они показали, что «обратное выветривание» — процесс отложения глин из насыщенных силикатами океанов — удерживало большие количества углекислого газа в системе океан-атмосфера. С появлением же использующих диоксид кремния организмов эта система была нарушена, что привело к разбалансировке климата и, в частности, понижению средней температуры.

_________

Источник: doi.org

Комментарии: