En plus de mener des études génétiques et biochimiques, les scientifiques ont utilisé une «étiquette» de protéine fluorescente verte (GFP) et des installations de microscope au Centre des nanomatériaux fonctionnels du laboratoire de Brookhaven pour visualiser les protéines qu’ils étudiaient dans des cellules en papier. Gauche : localisation d’une protéine donneuse d’électrons marquée GFP le long du réticulum endoplasmique (réticulum endoplasmique) dans les cellules foliaires. À droite : un complexe d’une enzyme P450 marquée GFP interagissant avec un donneur d’électrons. Dans ce cas, les scientifiques ont attaché la moitié de l’étiquette GFP à chacune de ces protéines ; La fluorescence ne se produit que lorsque les deux moitiés se rejoignent lorsque les protéines interagissent. (Dans les deux images, le signal rouge provient de la chlorophylle.) Crédit : Laboratoire national de Brookhaven
Les biochimistes végétaux du Laboratoire national de Brookhaven du Département américain de l’énergie ont découvert un nouveau niveau d’organisation dans la « machinerie » biochimique que les plantes utilisent pour convertir le carbone organique dérivé de la photosynthèse en un groupe de molécules aromatiques en forme d’anneaux. Une recherche vient d’être publiée dans la revue La science avancepropose de nouvelles stratégies de contrôle de la biochimie végétale pour des applications agricoles et industrielles.
« Notre étude révèle la complexité et la diversité longtemps négligées d’un groupe clé d’enzymes connues sous le nom de monooxygénases du cytochrome P450 », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Chang-Jun Liu, du département de biologie du Brookhaven Lab. « Ces enzymes servent de machinerie synthétique pour produire une grande variété de composés aromatiques dans les plantes – y compris des composés qui construisent le squelette hydrofuge et les vaisseaux sanguins des plantes, et d’autres qui offrent une protection contre l’invasion des insectes et les rayons UV. »
Révéler la complexité de la régulation de ces enzymes fournit un nouvel ensemble d’outils génétiques que les scientifiques peuvent utiliser pour contrôler avec précision les composés dans lesquels elles sont produites. Différent parties de la plante. Les travaux pourraient contribuer à faciliter le stockage à long terme du carbone et l’utilisation neutre en carbone de la biomasse végétale pour des applications énergétiques, à améliorer les propriétés nutritionnelles des plantes ou à accroître leur résistance aux maladies et aux conditions environnementales difficiles.
Machines moléculaires
Les scientifiques savent depuis longtemps que les enzymes P450 ne fonctionnent pas seules pour déterminer les caractéristiques structurelles et biologiques des composés aromatiques.
« Pour faire fonctionner les machines P450, ils ont besoin de molécules partenaires pour délivrer des électrons. Ces électrons Comme source d’énergie pour alimenter la machine en carburant.
Traditionnellement, les scientifiques pensaient que les P450 interagissaient principalement avec un donneur d’électrons général appelé cytochrome P450 réductase pour produire une variété de composés aromatiques. Mais la nouvelle étude montre que différents P450 engagent sélectivement différents donneurs d’électrons (et chaînes de transport d’électrons) pour piloter leurs activités. De plus, les chercheurs ont découvert que la même enzyme P450 peut tirer parti de donneurs d’électrons et de chaînes de transport d’électrons distincts dans différentes parties de la plante (tiges, feuilles et graines) pour produire différentes classes d’aromatiques.
Les scientifiques ont fait ces découvertes en analysant des composés aromatiques qui se sont accumulés dans différentes parties de plantes dans lesquelles les gènes de différents donneurs d’électrons ont été sélectivement supprimés.
« En éliminant ces gènes, nous avons pu identifier les contributions de différents donneurs d’électrons et identifier ceux qui entraînent la production de différents aromatiques dans différentes parties de la plante », a déclaré Liu. Puis dans des cellules de levure, nous avons réassemblé différentes chaînes de transport d’électrons en combinaison avec des enzymes végétales P450 pour imiter les réactions chez les plantes. Ces études nous ont aidés à étudier les contributions des donneurs d’électrons individuels et des chaînes de transport au soutien de l’activité du P450. »
les travail expérimental Il a été principalement mené par le chercheur postdoctoral Xianhai Zhao sous la direction de Liu.
Le chercheur postdoctoral Xianhai Zhao et le biochimiste Chang-Jun Liu avec des plantes Arabidopsis utilisées dans cette étude. Crédit : Laboratoire national de Brookhaven
Zhao a expliqué : « Les plantes ont développé un certain nombre de gènes donneurs d’électrons homologues, nous avons donc dû créer des plantes avec des délétions de gènes uniques et des combinaisons de gènes. Nous avons ensuite étudié les changements dans la distribution des produits aromatiques au cours du développement des plantes.
« Nous avons également effectué une analyse comparative complète de l’expression des gènes donneurs d’électrons et de l’abondance des molécules sources d’électrons dans différentes parties de la plante et mesuré les taux de transfert d’électrons de différentes chaînes de transport », a ajouté Zhao.
Ces expériences ont aidé les scientifiques à déterminer les raisons sous-jacentes pour lesquelles les enzymes P450 sont impliquées dans différentes chaînes de transport d’électrons dans différentes parties de la plante.
prochaines étapes
Les connaissances acquises fournissent aux scientifiques un nouvel ensemble d’outils génétiques qu’ils peuvent manipuler pour contrôler la production d’aromatiques.
« Nous pouvons manipuler des donneurs d’électrons spécifiques – au lieu de P450 – pour supprimer un groupe distinct d’aromatiques et obtenir le résultat souhaité », a déclaré Liu.
Par exemple, la réduction du composé aromatique connu sous le nom de lignine dans les tiges peut faciliter la décomposition des plantes et les transformer en biocarburant. Réduire les niveaux de certains aromatiques dans les graines peut les améliorer valeur nutritionnelle.
« Les connaissances détaillées présentées dans cette étude nous permettent d’apporter des modifications sélectives à une partie de la plante sans affecter l’autre – comme l’accumulation de composés aromatiques qui fournissent un écran solaire UVB dans les feuilles », a déclaré Liu.
L’équipe de Brookhaven prévoit de tester ces stratégies de manipulation génétique pour améliorer les cultures bioénergétiques. Ils mèneront également d’autres études à l’aide de microscopes électroniques cryogéniques au laboratoire de structure biomoléculaire de Brookhaven pour comprendre les détails au niveau atomique qui entraînent des partenariats sélectifs entre les enzymes P450 et des donneurs d’électrons spécifiques.
« L’exploration de la base moléculaire de la liaison donneur sélective d’électrons P450 nous aidera à comprendre le fonctionnement du système P450 », a déclaré Liu. « Ceci, à son tour, nous permettra de créer plus d’efficacité enzyme systèmes pour produire les produits biologiques souhaités et pour améliorer la conversion et le stockage du carbone absorbé par la photosynthèse.
la citation: Study Identifies New Levers Controlling Plant Biochemistry (11 janvier 2023) Extrait le 11 janvier 2023 de https://phys.org/news/2023-01-levers-biochemistry.html
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Il est seul dans le système solaire externe gelé. Le samedi 9 décembre, la comète la plus célèbre de tous les temps, 1P/Halley, franchit une étape importante dans son voyage de 75 ans à travers le système solaire, atteignant l’apogée, ou le point le plus éloigné du soleil.
Comète maintenant
On pourrait dire que décembre 2023 marque le point médian entre la fin de 1986 et la prochaine apparition de la comète en 2061.
Personne n’a vu la comète de Halley depuis Le très grand télescope de l’Observatoire européen austral Elle a été photographiée il y a une génération, en 2003. À cette époque, elle mesurait 28 unités astronomiques (UA) à une magnitude de +28.
Le moment exact de l’apogée se produit à 1h00 Temps universel (TU) le 9 décembre (20h00 HNE le vendredi soir 8). À ce stade, la comète de Halley se trouvera à 35,14 unités astronomiques (environ 3,3 milliards de milles ou 5,3 milliards de kilomètres) du Soleil.
Cela place la comète en dehors de l’orbite de Neptune, brillant à une magnitude de +35 dans la constellation méridionale de l’Hydre. La comète se déplacera également à sa vitesse la plus lente, à 0,91 kilomètre par seconde, ou 2 000 milles par heure, par rapport au Soleil.
L’emplacement actuel de la comète de Halley dans le ciel. (stellarium)
Cela place la comète hors de portée des grands télescopes amateurs ou même professionnels. Au moment de la rédaction de cet article, la NASA n’avait pas annoncé son intention d’imager Halley à son apogée avec Hubble ou le télescope spatial James Webb. Il y aurait certainement peu d’avantages scientifiques à cela, si ce n’est de pousser les télescopes spatiaux dans leurs retranchements.
« J’ai jeté un coup d’œil rapide aux programmes HST et JWST approuvés et je n’en vois aucun qui envisage d’observer la comète de Halley, que ce soit par imagerie ou par spectroscopie. » Christine Bolam (Institut scientifique du télescope spatial de la NASA) a déclaré à Universe Today.
Une brève histoire de la comète de Halley
La comète de Halley a certainement marqué l’histoire. Sir Edmund Halley a remarqué pour la première fois les apparitions fréquentes de la comète en 1696 et a lié une apparition à une autre. Halley a prédit avec succès le retour de la comète qui porte aujourd’hui son nom en 1758, bien qu’il n’ait pas vécu assez longtemps pour la voir.
Le « 1P » dans son nom fait référence au fait que la comète de Halley a été la première comète périodique découverte. Les comètes périodiques ont des orbites inférieures à 200 ans. À ce jour, il existe 472 comètes périodiques connues. À mesure que les études du ciel s’approfondissent sur l’échelle de taille, nous découvrons des comètes périodiques de plus faible luminosité et, très probablement, nous avons trouvé toutes les « grandes » comètes.
Notes chinoises La comète de Halley Cela remonte à 467 avant JC. L’apparition de la comète en 1066 a été largement observée dans le monde entier. Son apparition a été considérée comme un présage précédant la mort du roi Harold II à la bataille d’Hastings et l’ascension de Guillaume le Conquérant au trône.
Une anecdote (peut-être apocryphe) affirme que le pape Callixte III « Disqualifié« La comète sert d’avertissement contre l’empiétement de l’Empire ottoman sur l’Europe de l’Est.
L’écrivain américain Mark Twain est également célèbre pour la comète de Halley. Twain est né en 1835 lors de l’apparition d’une comète, et Attendez-vous à ce que ça passe La prochaine comète apparaissant en 1910. (Alerte spoiler : c’est le cas.)
Apparitions modernes
En parlant de cela, l’attente pour la comète de Halley cette année-là a été éclipsée par l’une des plus grandes comètes du 20e siècle : Grande comète de 1910.
En fait, ceux qui se souviennent de la comète de Halley en 1910 ont peut-être vu la grande comète quelques mois plus tôt. La découverte de gaz cyanogène toxique dans la queue de la comète grâce à la spectroscopie moderne a déclenché la Grande Peur des Comètes de 1910.
Malheureusement, l’apparition de Halley en 1986 a été quelque peu décevante, apparaissant basse au sud à l’aube. Cependant, trois missions spatiales ont été envoyées à Halley, la toute première rencontre avec une comète. Ces véhicules étaient les Vega 1 et 2 de l’Union soviétique et le Gioto de l’Agence spatiale européenne.
Mission Giotto de l’ESA vers la comète de Halley. (Agence spatiale européenne)
Deux pluies de météores annuelles sont également associées à Halley : avril et mai, Eta Aquaridus et… Orionide d’octobre.
Assis à la surface de la comète de Halley ce week-end, le Soleil se lèvera à -19 degrés. C’est seulement environ 250 fois plus lumineux que la pleine lune.
La comète de Halley dans les années à venir
De notre point de vue terrestre, la comète passera les prochaines décennies dans la constellation de l’Hydre et du Canis Minor. La comète passera près de l’étoile brillante Procyon en 2050.
La comète de Halley atteindra ensuite son périhélie le 28 juillet 2061 et pourrait dépasser les magnitudes négatives dans les mois suivants. En septembre 2061, Halley apparaîtra basse au nord-ouest au crépuscule pour les observateurs de l’hémisphère Nord.
Maintenant, tout vient d’ici. La comète de Halley sera à nouveau récupérée au cours de la prochaine décennie, conduisant à son apparition en 2061. Voyons, d’ici là, je serai…
Les modules Zarya de fabrication russe (à gauche) et les modules Unity de fabrication américaine sont couplés.
Crédit : NASA
HOUSTON – La NASA a considérablement modifié ses plans concernant un véhicule de désorbitation américain (USDV) capable d’effectuer une désorbite contrôlée de la Station spatiale internationale (ISS) à la fin des opérations en équipage. La NASA a publié une demande de proposition (RFP) révisée à la veille du 25…
La NASA cristallise sa stratégie pour la station spatiale Deorbit Il a été publié dans Rapport quotidien sur l’aérospatiale et la défensele résumé du marché de l’Aviation Week Information Network (AWIN) et est inclus dans votre adhésion à l’AWIN.
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Dr Ersham Hamidi et Dr Farda Janbaz dans le laboratoire laser.
Paysage plus
Crédit : Reinhard Vendler, Université de Bâle
L’utilisation de lasers au lieu de scalpels et de scies présente de nombreux avantages en chirurgie. Cependant, ils ne sont utilisés que dans des cas isolés. Mais cela est peut-être sur le point de changer : les systèmes laser deviennent de plus en plus intelligents et améliorés, explique une équipe de recherche de l’Université de Bâle.
Même en 1957, lorsque Gordon Gould a inventé le terme « laser » (abréviation de « laser »).àLumière uneAmplification par ssimulation Hune tâche R.adiation »), il imaginait déjà les possibilités de son utilisation en médecine. Les chirurgiens pourront pratiquer de minuscules incisions sans toucher le patient.
Mais avant que cela puisse se produire, il y avait et il y a encore de nombreux obstacles à surmonter. Les sources lumineuses à commande manuelle ont été remplacées par des systèmes mécaniques commandés par ordinateur, afin de réduire les blessures causées par une manipulation maladroite. Le passage des faisceaux continus aux lasers pulsés, qui s’allument et s’éteignent rapidement, a réduit la chaleur qu’ils produisent. Les progrès techniques ont permis aux lasers d’entrer dans le monde de l’ophtalmologie au début des années 1990. Depuis lors, cette technologie s’est également étendue à d’autres domaines de la médecine, mais dans relativement peu d’applications, elle a remplacé le scalpel et la scie à os.
Les préoccupations en matière de sécurité constituent l’obstacle le plus important : comment pouvons-nous prévenir les blessures aux tissus environnants ? Dans quelle mesure la profondeur de coupe peut-elle être contrôlée afin que les couches de tissus plus profondes ne soient pas accidentellement endommagées ?
Des chercheurs de l’Université de Bâle viennent d’apporter une contribution importante à l’utilisation sûre et précise des lasers avec leur récente publication dans la revue spécialisée Les lasers en chirurgie et en médecine. L’équipe de recherche, dirigée par le Dr Ferda Kanbaz du Département de génie biomédical de Bâle et le professeur Azhar Zam, anciennement de l’Université de Bâle mais désormais basée à l’Université de New York, a développé un système qui combine trois fonctions: il coupe les os, contrôle la profondeur de coupe et différencie les tissus.
Trois faisceaux laser dirigés vers un seul endroit
Ces trois fonctions sont assurées par trois faisceaux laser alignés pour se concentrer sur le même endroit. Le premier laser agit comme un capteur tissulaire, balayant les zones autour du site où l’os sera coupé. Grâce à cela, des impulsions laser sont envoyées à la surface à intervalles réguliers, pour ainsi dire, vaporisant à chaque fois une petite partie du tissu. La composition de ce tissu évaporé est mesurée à l’aide d’un spectromètre. Chaque type de tissu possède son spectre individuel – sa propre signature. L’algorithme traite ces données et crée une sorte de carte qui montre où se trouvent les os et où se trouvent les tissus mous.
Le deuxième laser, qui coupe l’os, ne sera activé qu’une fois tout cela terminé, et seulement aux endroits où l’os et non les tissus mous sont visibles sur la carte qui vient d’être créée. Pendant ce temps, le troisième laser – un système optique – mesure la profondeur de coupe et veille à ce que le laser de découpe ne pénètre pas plus profondément que prévu. Pendant la phase de coupe, le capteur de tissu surveille également en permanence si le bon tissu est coupé ou non.
Maîtrise de soi
«La particularité de notre système est qu’il se contrôle tout seul, sans intervention humaine», résume Ferdia Kanbaz, physicienne des lasers.
Jusqu’à présent, les chercheurs testent leur système sur des os de fémur et des tissus de porc obtenus auprès d’un boucher local. Ils ont pu prouver que leur système fonctionne avec une précision de l’ordre du millimètre. La vitesse du laser intégré est également proche de celle d’une intervention chirurgicale traditionnelle.
L’équipe de recherche travaille actuellement à réduire la taille du système. Ils ont déjà atteint la taille d’une boîte d’allumettes en combinant le système optique et le laser de découpe seuls (voir Message d’origine). Une fois qu’ils auront ajouté le capteur tissulaire et pourront miniaturiser davantage l’ensemble du système, ils devraient pouvoir l’insérer dans la pointe de l’endoscope pour des chirurgies mini-invasives.
Chirurgie moins invasive
« Utiliser davantage les lasers en chirurgie est une ambition louable pour plusieurs raisons », souligne le Dr Arsham Hamidi, auteur principal de l’étude. Il souligne que la découpe sans contact réduit quelque peu le risque d’infection. « Des incisions plus petites et plus précises signifient également que les tissus guérissent plus rapidement et que les cicatrices sont réduites. »
La découpe laser contrôlée permet également d’appliquer de nouvelles formes de découpe, de sorte que, par exemple, un implant orthopédique puisse s’emboîter physiquement dans l’os existant. «Un jour, nous pourrons peut-être nous passer complètement du ciment osseux», ajoute Ferda Kanbaz.
Il existe également d’autres domaines de la chirurgie où ce type de préparation combinée est utile : elle peut permettre de distinguer plus précisément les tumeurs des tissus sains environnants, puis de les découper sans retirer une quantité inutile de tissus adjacents. Une chose est sûre : la vision de Gordon Gould du laser en tant qu’outil médical polyvalent se rapproche plus que jamais.
revue
Les lasers en chirurgie et en médecine
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