Натуральные кремы для загара защищают кожу от вредного ультрафиолетового (УФ) излучения и не вызывают аллергии, в отличие от химических. В новом исследовании учёные нашли уникальное вещество — связанный с глюкозой гидроксим-микоспорин-саркозин. Его производят цианобактерии (это особые водоросли, которые производят кислород). Вещество появляется у них под действием тепла, УФ-А и УФ-В лучей, а также соли.

Этот синтез веществ отличается от обычного способа, которым подобные водоросли производят защитные соединения. Открытие поможет создавать натуральные солнцезащитные средства в больших количествах с использованием биотехнологий.

Цианобактерии — это бактерии, которые питаются светом (как растения). Они живут в экстремальных условиях и вырабатывают разные вещества, чтобы выживать: под стрессом от окружающей среды они производят полезные метаболиты.

Одни из таких веществ — микоспориноподобные аминокислоты (МАА). Это маленькие молекулы, растворимые в воде. Они поглощают УФ-лучи, защищают от них и действуют как антиоксиданты, борясь с вредными веществами в клетках. Хотя все МАА имеют похожую основу, они различаются по строению, что влияет на их работу.

Зачем нужны натуральные защитные вещества?

УФ-лучи могут вызвать рак кожи, поэтому учёные ищут безопасные защитные соединения. Химические солнцезащитные средства работают, но иногда вызывают аллергию или другие проблемы. Натуральные вещества, как МАА, безопасны для людей и подходят для больших производств. Они полезны для создания устойчивых биотехнологий.

Исследователи под руководством профессора Хакуто Кагеями (Университет Мэйдзе, Япония) и Рунгаруна Вадити-Сирисатти (Университет Чулалонгкорн, Таиланд) нашли новую молекулу МАА у термофильных цианобактерий из горячих источников Таиланда. Это помогает понять, как эти водоросли переживают крайние условия.

"Изучая, как водоросли под стрессом производят вещества, мы сможем быстрее создавать натуральные пигменты и антиоксиданты в промышленности", — говорит профессор Кагеима. Исследование опубликовано в журнале "Science of The Total Environment" 20 декабря 2025 года.

Учёные собрали восемь штаммов цианобактерий из горячего источника Бо Хлуенг. Один штамм (Gloeocapsa вида BRSZ) под УФ-А и УФ-В воздействием произвёл новое вещество, поглощающее.

Это вещество имеет три редкие химические модификации: гликозилирование (добавление сахара), гидроксилирование (добавление кислорода) и метилирование (добавление метильной группы). Такие изменения уникальны для МАА из цианобактерий. Генетический анализ показал: у этих бактерий есть особые гены для этих модификаций.

Вещество образуется под влиянием УФ-А, УФ-В и соли, но не от жары. Благодаря метилированию оно стабильнее, лучше поглощает УФ-лучи и борется с вредными радикалами. Сахар в составе повышает стабильность и защиту. Это вещество сильнее обычных МАА в поглощении свободных радикалов, что повышает его антиоксидантную силу.

Отрытие объясняет, как водоросли в экстремальных условиях развили особые способы производства защитных веществ. Этот МАА помогает выдерживать стресс и играет важные роли.

Профессор Вадити-Сирисатти отмечает: "Цианобактерии уникальны среди микробов. Это исследование показывает, что они важны для экологии и для разных наук".

Вещество полезно для создания натуральных солнцезащитных кремов без вреда для окружающей среды — взамен синтетическим фильтрам. Его антиоксидантные свойства пригодятся в средствах против старения, уходе за кожей и лекарствах.

"Природа полна сюрпризов. Экстремальные водоросли показывают удивительные молекулы, которые вдохновят новые идеи в науках и устойчивых технологиях", — заключает профессор Кагеима.

Биоэлектроника, включая имплантируемые мониторы здоровья и стимуляторы мозговых клеток, часто жесткая из-за металлических компонентов, что несовместимо с мягкими тканями. Команда ученых из Университета Гронингена (Нидерланды) под руководством доцента Ранжиты Бозе разработала гибкий проводящий гидрогель, способный конкурировать по проводимости с металлами. Материал мягкий и биосовместимый, что делает его идеальным для интеграции с живыми тканями.

Ученые покрыли пористый гидрогель полимером полипирролом методом окислительного химического осаждения из паровой фазы, нанеся ультратонкий слой для сохранения гибкости и растяжимости. Тесты подтвердили совместимость с нервными клетками, открывая путь к мягкой, имплантируемой биоэлектронике.

Применения включают нейронные импланты, сенсоры для мониторинга давления, пульса и мышечной активности, поддержку роста клеток и заживления ран. Гель также подходит для биоэлектронных устройств и мягкой робототехники, помогая преодолеть разрыв между биологией и электроникой для более безопасных интерфейсов человек-машина.

В планах — датчики для отслеживания заживления ран у диабетиков (по уровню pH) и мониторинга походки при болезни Паркинсона. Исследование опубликовано в Materials Today Chemistry. Участвовали три института Университета Гронингена: Инженерно-технологический, Институт передовых материалов Цернике и Гронингенский научно-исследовательский институт фармации.

Представьте себе крошечные пузырьки, которые клетки используют, чтобы перекинуться парой слов друг с другом — это как секретные записки в организме. Исследователь Ахил Шривастава из Университета Миссури уверен, что эти микроскопические посредники, известные как внеклеточные везикулы (EVs), могут стать настоящим прорывом в лечении рака легких. Они в 3000 раз тоньше человеческого волоса, и каждая клетка в нашем теле производит их миллиардами, включая злосчастные раковые.

Везикулы от здоровых клеток несут полезные инструкции, чтобы поддерживать порядок и здоровье, а вот от раковых — сплошной вред: они разжигают рост опухолей и делают их устойчивыми к терапии. В своем свежем исследовании Шривастава заметил, что EVs из раковых клеток содержат повышенные уровни белка CD81 по сравнению с нормальными. Это навело его на мысль, что этот белок, возможно, помогает раку распространяться.

Он решил проверить это на практике: ввел в клетки рака легких крошечные кусочки генетического материала — миРНК — с четкими инструкциями перестать производить CD81. Результаты, опубликованные в журнале Molecular Therapy Oncology, оказались впечатляющими: после "выключения" этого белка EVs из раковых клеток начали помогать уменьшать опухоли. Получается, CD81 и правда играл роль в распространении рака.

Шривастава говорит: "Как только мы разберемся с биомолекулярной информацией, которую эти крошечные везикулы передают между клетками, мы сможем перепрограммировать их, чтобы они доставляли нужные нам сигналы к конкретным клеткам". Он отмечает, что химиотерапия бьет по всем подряд — и по здоровым, и по больным, а иммунотерапия не всегда срабатывает и стоит дорого. Так что нужна более точная альтернатива, и EVs могут стать ею.

Шривастава считает, что везикулы не только способствуют раку, но и могут его лечить. Представьте: как маркировка на посылке с адресом, он хочет использовать EVs как систему доставки лекарств, чтобы новые препараты били точно по раковым клеткам, не трогая здоровые.

В связанном исследовании он уже продемонстрировал это: загрузил миРНК в модифицированные везикулы. Эти генетические фрагменты содержат команды по уничтожению клеток рака легких, почти без вреда для нормальных клеток. В доклинических тестах на моделях это сработало, подчеркивая, что манипуляции с EVs могут стать новым видом терапии. Кто знает, может, скоро мы увидим эти крошечные "посыльные" в действии!

Растения — настоящие мастера химии: используя солнечный свет и углекислый газ, они создают сложные натуральные продукты, которые невозможно синтезировать в лаборатории. Благодаря прогрессу в геномике, искусственном интеллекте и биотехнологиях их потенциал только начинает раскрываться, открывая путь к быстрому открытию лекарств и натуральных соединений.

Исследователи из группы профессора Энн Осборн (Anne Osbourn) в Центре Джона Иннеса применили эти технологии в новом проекте. В статье "Крупномасштабное изучение разнообразных геномов растений раскрывает скрытое разнообразие функций оксидоскваленциклазы", опубликованной в Nature Chemical Biology, они сосредоточились на тритерпенах — крупнейшей и наиболее сложной группе растительных продуктов. Тритерпены защищают растения от вредителей и патогенов, формируют микробиом корней и влияют на урожай. Они служат источником биологически активных молекул, таких как вакцинный адъювант QS-21 из мыльной коры Quillaja saponaria, противовоспалительное эсцин из конского каштана и безвредные для пчел инсектициды из дерева ним.

Все тритерпены начинаются с одной молекулы и разнообразятся благодаря ферментам оксидоскваленциклазам (OSCs), которые "складывают" её подобно химическому оригами. Группа Осборн проанализировала геномы 599 растений (почти 400 видов) из доступных баз данных, выявив 1400 потенциальных генов OSCs. Из них отобрали 20 для тестирования.

Гены синтезировали и ввели в дикорастущий табак Nicotiana benthamiana — высокоурожайную систему экспрессии, разработанную в Центре Джона Иннеса. Анализ продуктов показал:

• Новые химические соединения с потенциалом для лекарств.

• Связь "бесхозных" тритерпеновых структур с их OSC-предшественниками.

• Подсказки об эволюции ферментов.

Соавтор доктор Майкл Стивенсон отметил: "Мы были удивлены разнообразием результатов от небольшой выборки генов. Почти каждый дал интересные открытия, включая новые вещества без необходимости сбора растений в природе".

Профессор Осборн подчеркнула: "У нас есть геномы около 1800 видов растений, но известны 450 000 видов — каждый может скрывать полезные соединения. Это лишь начало".

Далее планируется сотрудничество с промышленными партнерами для изучения веществ как основы лекарств. Группа также расширит поиск новых OSCs. Исследование демонстрирует, как геномные подходы ускоряют доступ к сложным структурам, недостижимым синтетической химией.

"Мы используем силу растений для создания лекарств из солнца и воздуха", — заключает доктор Стивенсон.

Фотосинтез — природный процесс превращения солнечного света в химическую энергию. Растения используют хлорофилл для поглощения света и преобразования углекислого газа и воды в глюкозу, выделяя при этом кислород. Этот процесс происходит через последовательное поглощение четырёх фотонов, что позволяет аккумулировать энергию для расщепления воды и выделения кислорода.

Вдохновляясь фотосинтезом, химики давно стремятся использовать видимый свет для проведения сложных химических реакций. Однако большинство известных фотокатализаторов поглощают лишь один фотон за раз, что ограничивает энергию и не позволяет запускать энергоёмкие процессы, необходимые для синтеза сложных органических соединений.

В нашей исследовательской группе Polyzos при Школе химии мы разработали новый класс фотокатализаторов, способных, подобно растениям, аккумулировать энергию нескольких фотонов. Это открытие позволяет эффективно использовать свет для проведения сложных химических реакций в мягких и экологичных условиях.

Мы применили эту технологию для получения карбанионов — важнейших отрицательно заряженных углеродных частиц, используемых в синтезе лекарств, полимеров и других материалов. Традиционные методы получения карбанионов требуют высоких энергозатрат, токсичных реагентов и низких температур, что создаёт экологические и технологические проблемы.

Используя нашу многофотонную фотокаталитическую систему, мы превращаем простые алкены — молекулы с углерод-углеродными двойными связями — в высокореактивные карбанионы, после чего быстро синтезируем сложные молекулы. Этот метод проходит в щадящих условиях, без токсичных металлов и с минимальным количеством отходов, что делает его перспективным для промышленного применения.

Мы успешно синтезировали важные лекарственные вещества, включая антигистаминные препараты, в один этап, используя доступные амины и алкены. Реакция хорошо масштабируется в промышленных реакторах непрерывного действия, подчёркивая её практическую значимость.

Этот подход открывает новые возможности для создания сложных органических молекул с помощью видимого света, сочетая эффективность и экологичность, и обходясь без тяжёлых металлов и агрессивных реагентов.

В будущем мы планируем расширить спектр реакций с использованием света, включая более разнообразные образования углерод-углеродных связей, а также объединить фотокатализ с ферментативным катализом. Ферменты, обладающие высокой селективностью, вместе с нашими фотокатализаторами смогут обеспечить синтез сложных трёхмерных молекул, важных для разработки новых лекарств.

Изучая фотосинтез и применяя его принципы, наша команда создаёт новую парадигму химического производства, где солнечный свет становится устойчивым и элегантным источником энергии для создания молекул, формирующих наш мир.

• Главная мишень — бактерии рода Bacillus, среди которых возбудители опасных инфекций: сибирской язвы и тяжёлых форм пищевых отравлений.

• Фермент Ami активно действует даже против “супербактерий” — патогенных микробов, устойчивых к современным антибиотикам – источник.

• В планах создание новых препаратов для лечения инфекций, к которым ещё не выработана устойчивость, а также снижение смертности от тяжёлых бактериальных болезней.

“В настоящее время мы выделили и описали 12 внеклеточных ферментов Lysobacter capsici, среди них есть ферменты против стрептококков, стафилококков, энтерококков, включая устойчивые к антибиотикам штаммы, а новый, 13-й, особенно эффективен против бацилл”, — сообщает старший научный сотрудник лаборатории биохимии клеточной поверхности Ирина Кудрякова – источник.

Почему это важно

• Устойчивость бактерий к антибиотикам становится глобальной угрозой, лечение тяжёлых инфекций требует новых подходов.

• В отличие от лекарств старого поколения, ферментные препараты не позволяют бактериям адаптироваться столь быстро.

• Разработка подобных антимикробных средств поддерживается грантами и входит в число приоритетов фундаментальной биомедицины России.

Современный бетон — один из самых широко используемых материалов в мире, уступающий по объему лишь воде. Однако производство цемента, основного компонента бетона, отвечает за до 10% глобальных выбросов CO2.

Исследователи из Вашингтонского университета и Microsoft создали низкоуглеродистый бетон, добавив в цемент измельчённые сухие морские водоросли. Такая смесь снижает выбросы парниковых газов на 21%, сохраняя прочность материала. Использование моделей машинного обучения позволило значительно ускорить поиск оптимального состава.

При производстве одного килограмма цемента выделяется почти килограмм CO2, в основном из-за сжигания ископаемого топлива и химических реакций при обжиге сырья. Морские водоросли, поглощающие углерод в процессе роста, могут частично заменить цемент, уменьшая углеродный след бетона.

Обычно разработка новых рецептур занимает годы, так как для оценки свойств образцов требуется длительное отверждение. Команда обучила модель машинного обучения на 24 вариантах смеси, что позволило быстро прогнозировать и тестировать новые составы. За 28 дней была найдена оптимальная формула с морскими водорослями, прошедшая проверку прочности.

В дальнейшем учёные планируют изучить влияние разных видов водорослей и других природных отходов на свойства бетона. Цель — создать локальные экологичные альтернативы цементу и ускорить их внедрение с помощью современных цифровых технологий.

Таким образом, сочетание природных материалов и машинного обучения открывает путь к более устойчивому строительству с меньшим воздействием на климат.