Энзиматическая адекватность это: Питание человека: теория адекватного питания

Некоторые вопросы рационального питании работников умственного труда

Главная » Новости » Некоторые вопросы рационального питании работников умственного труда

Правильное питание является неотъемлемой частью здорового образа жизни, основные правила которого должны закладываться с самого детства и придерживаться которых необходимо в течение всей жизни. Эта проблема особенно актуальна для людей, занятых умственным трудом.

Все профессии, связанные с умственной деятельностью, относятся к труду с выраженной гипокинезией у всех категорий работников, что влечет за собой понятие «пониженные энергетические затраты», которые не должны превышать 2000 ккал у женщин, 2450 ккал у мужчин.

Весь умственный труд можно поделить на следующие категории:

Операторский труд.

В условиях современного механизированного производства основными становятся функции контроля за работой машин, широкое распространение приобретает операторская деятельность.

Работа оператора отличается большой ответственностью и высоким нервноэмоциональным напряжением. Так, например, труд телефонисток характеризуется переработкой большого объема информации за короткое время и повышенной нервно-эмоциональной напряженностью.

Управленческий труд.

Труд руководителей учреждений, предприятий характеризуется чрезмерным ростом объема информации, возрастанием дефицита времени для ее переработки, повышенной личной ответственностью за принятие решений, периодическим возникновением конфликтных ситуаций.

Творческий труд (научные работники, писатели, композиторы, артисты, художники, архитекторы, конструкторы).

Наиболее сложная форма трудовой деятельности, требующая значительного объема памяти, напряжения внимания, что повышает степень нервно-эмоционального напряжения.

Труд преподавателей и медицинских работников.

Отличается постоянными контактами с людьми, повышенной ответственностью, часто дефицитом времени и информации для принятия правильного решения, что обусловливает высокую степень нервно-эмоционального напряжения.

Умственный труд связан с высоким нервно-эмоциональным напряжением в сочетании с выраженной гипокинезией у всех категорий работников, что может приводить к избыточной массе тела и ожирению (38% по данным TheEURICAstudy, 2011), заболеваниям органов кровообращения и пищеварения. Причиной, как правило, является неадекватный баланс энергетических затрат, а также дисбаланс по основным пищевым веществам и дефицит по ряду незаменимых пищевых веществ (серо­содержащие аминокислоты, растительные жиры, аскорбиновая кислота, ретинол).

При составлении всех рационов питания независимо от категорий работающих нужно пользоваться следующими законами рационального питания:

1. Закон энергетической адекватности питания.
2. Закон пластической адекватности питания.
3. Закон энзиматической адекватности питания.
4. Закон биотической адекватности питания.
5. Закон биоритмологической адекватности питания.

Смысл закона энергетической адекватности питания в том, что энергетическая ценность рациона питания должна соответствовать энергетическим затратам организма с учётом возраста, пола, состояния здоровья, специфики выполняемой работы. Это значит, что при высокой физической активности энергетическая ценность потребляемой пищи должна быть выше, а при малой физической активности — ниже.

Второй закон пластической адекватности питания гласит, что в пищевом рационе должны присутствовать в необходимых количествах все жизненно важные (эссенциальные) вещества для пластических целей и регуляции физиологических функций, притом содержание и соотношение этих веществ (нутриентов) должно быть оптимально сбалансированным, что и определяет их усвояемость и эффект действия.

Академиком А.А. Покровским была разработана формула сбалансированного питания. В ней указано процентное соотношение белков, жиров и углеводов, а именно, белки должны составлять 14% рациона, жиры — 30%, углеводы — 56%.

Из них животные белки должны составлять — 60% , 30-35% суточного рациона. Наиболее благоприятное соотношение белков, жиров и углеводов для взрослых составляет 1:1:4.

Третий закон энзиматической адекватности питания указывает на соответствие химического состава пищи ферментным системам организма.

При нарушении закона энзиматической адекватности, то есть, если в ЖКТ отсутствуют адекватные химической структуре пищи ферменты, происходит нарушение пищеварения и всасывания. Отсутствие фермента, угнетение его образования или снижение функциональной активности ведет к возникновению энзимопатий.

В четвёртом законе о биотической адекватности питания раскрывается безвредность пищи. Она не должна содержать патогенных микроорганизмов, а также ксенобиотиков, радионуклидов, в количествах, не превышающ их допустимые уровни (о декларировании и госрегистрации пищевых продуктов читать здесь).

И пятый закон биоритмологической адекватности питания говорит о необходимости соблюдения рационального режима питания в соответствии с биологическими и социальными ритмами. Пищу необходимо употреблять в одно и то же время с интервалом не более 3.5-4 часа. Последний прием пищи – за 2.5-3 часа до сна.

Рациональное питание необходимо для того, чтобы наш организм хорошо функционировал и при этом мы себя прекрасно чувствовали.

Таким образом, при организации питания работников умственного труда следует руководствоваться следующими положениями:

1. Питание людей умственного труда должно быть полноценным. Это значит, что потребляемые ими пищевые продукты должны содержать все биологически ценные, необходимые для организма вещества в определенном количестве и оптимальном соотношении.
2. При умственном труде повышается потребность в белках. Поэтому в рационе питания белки должны составлять 13% суточной энергоценности пищи. Особое значение имеют компоненты пищи, обладающие липотропными и противосклеротическими свойствами, в частности аминокислота метионин, содержащая серу. Источниками метионина и других серосодержащих аминокислот являются творог, сыр, куриное мясо, лосось, треска, сельдь.
3. В связи с большим нервно-психическим и эмоциональным напряжением, при котором организм усиленно использует витамины, у лиц умственного труда может развиться витаминная недостаточность. Поэтому в рацион питания необходимо включать продукты, содержащие достаточное количество витаминов, в том числе стимулирующих окислительно-восстановительные реакции. Этим свойством обладают почти все витамины, но особенно рибофлавин, пиридоксин, аскорбиновая кислота, никотиновая кислота и др. Профилактика витаминной недостаточности имеет существенное значение в сохранении работоспособности людей умственного труда.
4. Жиры также содержат биологически ценные компоненты, необходимые для организма человека, занятого умственным трудом. Так, полиненасыщенные жирные кислоты и токоферолы растительных масел улучшают обмен холестерина и тормозят переокисление жиров клеточных мембран. Суточное потребление жиров должно составлять 80-90 г.
5. В питании людей умственного труда необходимо ограничивать углеводы, особенно простые. Повышенное потребление сахара (свыше 50 г в сутки) при малоподвижном образе жизни неизбежно приводит к увеличению массы тела и ожирению . Вместо сахара полезно употреблять фруктозу. Поскольку фруктоза более чем в 1,5 раза слаще сахарозы, то для удовлетворения потребности в сладком ее нужно немного.
6. Важное значение в обеспечении биологической полноценности рациона питания людей умственного труда имеет включение в него большого количества овощей и фруктов — богатых источников витаминов, минеральных солей, ситостеринов (встречаются в хлопковом и соевом маслах, в зародышах пшеницы и натуральном каучуке, в сахарном тростнике и другом растительном материале). Обязательной составной частью питания этой категории населения являются кисломолочные продукты: простокваша, кефир, пахта, молочная сыворотка, а также сливки 10% жирности. Энергоценность 100 г сливок указанной жирности составляет всего лишь 519 кДж, но в них содержится в 5-6 раз больше ретинола (витамина А), чем в молоке. Целесообразно употреблять одно яйцо в день, так как в яичном желтке много лецитина, а в белке имеются незаменимые аминокислоты в оптимальном соотношении.
7. Хлебобулочные изделия предпочтительнее употреблять из обойной муки.
8. Употреблять пищу людям умственного труда нужно 4-5 раз в день, в результате чего создается равномерная нагрузка на пищеварительную систему. Необходимо избегать приема пищи перед сном. Ужинать следует за 3 ч до отхода ко сну. В целях предупреждения откладывания жира сдвигать прием пищи на позднее вечернее время недопустимо.
9. При пятиразовом питании распределение суточной энергетической ценности пищи может быть следующим: на первый завтрак — 20%, на второй завтрак — 15%, на обед — 35%, на полдник — 10%, на ужин — 20%.
   При соблюдении всех вышеперечисленных правил и законов работники умственного труда смогут сохранить свое здоровье. Помните, что правильное питание — залог здоровья и продуктивного долголетия! 

 

Автор(ы): А. Л. Рыбина, Е. В. Шагун

Язык Русский

О ВОПРОСАХ ЗДОРОВОГО ПИТАНИЯ — «Славгородский райЦГЭ»

Рациональное, сбалансированное питание является одним из неотъемлемых компонентов здорового образа жизни. Для оптимального функционирования органов и систем и нормальной жизнедеятельности организма в целом необходимо регулярное поступление пищевых веществ – белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и воды. Особое значение питание имеет в детском возрасте, когда формируются основные физиологические, метаболические, иммунологические механизмы, определяющие здоровье человека на протяжении всей его последующей жизни. Также в детстве формируется и предпочтение тех или иных продуктов.

При организации своего питания важно учитывать «5 законов рационального питания»:

1.                 Количественная адекватность – такой принцип предусматривает достаточное поступление энергетических веществ с пищей: за счет белков должно быть обеспечено около 14-15 % суточной энергоценности рациона, жиров около 30-32 % и углеводов 54-56 %.

2.                Качественная адекватность подразумевает достаточное поступление с пищей основных питательных веществ и их сбалансированность между собой. Требования к соотношению употребляемых белков, жиров и углеводов различаются в зависимости от возраста и интенсивности труда. Для детей старше года и подростков оптимальным соотношением является 1:1:4, для взрослых людей — зависит от группы интенсивности труда. Для лиц, относящихся к первой группе интенсивности труда (куда включены студенты), — 1:1,2:4,8.

3.                Энзиматическая (ферментативная) адекватность предусматривает соответствие потребляемой пищи функциональным возможностям желудочно-кишечного тракта (далее – ЖКТ) с учётом возраста, наследственности, индивидуальных особенностей организма, физиологического состояния и состояния здоровья. Это достигается подбором доступных для усвоения организмом пищевых продуктов, способов кулинарной обработки, исключением из рациона непереносимых и неперевариваемых компонентов пищи. В частности, для растущего организма питание должно иметь диетическую направленность. Холодные блюда должны быть комнатной температуры, горячее — не выше 50 °C. Химическое щажение требует исключения из питания веществ и продуктов, обладающих раздражающим действием (копчёности, маринады, пряности, жареные блюда, газированные напитки).

4.                Биотическая адекватность (безопасность) предполагает соблюдение санитарно-гигиенических требований, начиная от заготовки продуктов питания, на всех этапах транспортировки, хранения, технологической кулинарной обработки продуктов питания и заканчивая приемом пищи.

5.                Биоритмологическая адекватность (регулярность) — это соблюдение режима питания, под которым понимается систематический прием пищи в одно и то же время суток. Это необходимо для обеспечения функциональной готовности организма к более эффективному пищеварению и усвоению пищи. Оптимально 3-4 разовое питание с интервалом в 3,5 – 4 ч.

Во многих странах используют схематическую тарелку или пирамиду правильного питания, которая позволяет грамотно и легко контролировать количество съеденной пищи и соотношение белков, жиров и углеводов. Это своебразное руководство к употреблению пищи, основанное на научных знаниях о правильном, здоровом и сбалансированном питании. 

“Гарвардская” Тарелка здорового питания

Британские ученые из Гарвардской школы общественного питания здравоохранения соединили существующие рекомендации по питанию в своей версии тарелки здорового питания, которая, по сути, расставляет приоритеты и пропорции – из чего и в каких долях должен состоять ваш рацион.

Правила питания простые:

1/4 тарелки: полезные белки.

Отдавайте предпочтение рыбе, птице, морепродуктам, бобовым, орехам (но тут важное дополнение – орехи весьма калорийны, кроме того в них содержится фитиновая кислота – их надо употреблять в меру).

Ограничьте сыр, красное мясо.

Избегайте переработанные мясопродукты – сосиски, колбаса, бекон, карбонад, ветчина и т.д.

1/4 тарелки: сложные углеводы / цельнозерновые

Отдавайте предпочтение любым крупам (овсянка, гречка, киноа, неочищенный рис), макаронам из пшеницы твердых сортов, цельнозерновому хлебу и прочим сложным углеводам, клетчатке.

Справочно:

Потребление клетчатки взрослым мужчиной должно составлять около 34 г. в сутки, а взрослой женщиной — порядка 28 г. Уровень потребления нерастворимых пищевых волокон может меняться в зависимости от возраста. Рекомендуется, чтобы дети употребляли меньше клетчатки, чем взрослые: подросткам в возрасте от 14 до 18 лет требуется 25,2–30,8 г. в сутки клетчатки, детям в возрасте от 9 до 13 лет — 22,4–25,2 г., детям в возрасте от 4 до 8 лет — 16,8–19,6 г, детям в возрасте от 1 до 3 лет — около 14 г.

Ограничьте продукты из очищенных зерен, белый хлеб, белый рис, сладкую выпечку.

Избегайте сладкие напитки (газировку, лимонады и т.п.).

1/2 тарелки: овощи + фрукты

Обычно это самое слабое место.

Большую часть этой пропорции надо отдавать некрахмалистым овощам (то есть не заполняйте всю свою норму овощей картошкой). Желательно использовать самые разные овощи, например, разных цветов. Ешьте капусту, огурцы, помидоры, тыкву, сладкий перец, яблоки, морковь, зелень, лук.

Полезные растительные масла – в умеренном количестве. Рекомендуемые растительные масла: рапсовое, оливковое, кукурузное и другие. Желательно включить и льняное (в нем самая большая доля омега-3 — полиненасыщенных жирных кислот).

Избегайте частично гидрогенизированных масел, которые могут содержать транс-жиры.

Помните, что пониженная жирность не всегда означает «полезное».

Пейте воду, кофе или чай. Откажитесь от сладких напитков, ограничьте потребление молока и молочных продуктов до 1-2 стаканов в день, ограничьте потребление сока до маленького стакана в день. Потребность в воде составляет 30 мл. на 1 кг. веса, при отсутствии хронических заболеваний и иных особых состояний.

Источник: https://rcheph.by/news/15-avgusta-den-zdorovogo-pitaniya.html

Уборка | Руководство по дезинфекции и стерилизации | Библиотека руководств | Инфекционный контроль

Очистка – это удаление инородных материалов (например, почвы и органических материалов) с объектов, обычно выполняемая с использованием воды с моющими средствами или ферментными продуктами. Перед дезинфекцией высокого уровня и стерилизацией требуется тщательная очистка, поскольку неорганические и органические материалы, остающиеся на поверхности инструментов, мешают эффективности этих процессов. Кроме того, если загрязненные материалы высыхают или пригорают к инструментам, процесс удаления становится более трудным, а процесс дезинфекции или стерилизации менее эффективным или неэффективным. Хирургические инструменты следует предварительно замочить или промыть, чтобы предотвратить высыхание крови, а также смягчить или удалить кровь с инструментов.

Очистка производится вручную в зонах использования без механических приспособлений (например, ультразвуковых очистителей или моечно-дезинфицирующих аппаратов) или для хрупких или трудно очищаемых инструментов. При ручной очистке двумя основными компонентами являются трение и гидравлика. Трение (например, растирание/протирание загрязненного участка щеткой) — старый и надежный метод. Гидравлика (т. е. жидкости под давлением) используется для удаления почвы и мусора из внутренних каналов после очистки щеткой и когда конструкция не позволяет проходить щетке через канал. ⁴⁴⁵  При использовании моечно-дезинфицирующего аппарата следует соблюдать осторожность при загрузке инструментов: шарнирные инструменты должны быть полностью открыты, чтобы обеспечить адекватный контакт с раствором моющего средства; следует избегать штабелирования инструментов в мойках; и инструменты должны быть разобраны как можно больше.

Наиболее распространенными типами механических или автоматических очистителей являются ультразвуковые очистители, моечные-обеззараживающие, моечные-дезинфицирующие и моечные-стерилизаторы. Ультразвуковая очистка удаляет почву за счет кавитации и имплозии, при которых волны акустической энергии распространяются в водных растворах, разрушая связи, удерживающие твердые частицы на поверхности. Бактериальное загрязнение может присутствовать в использованных растворах для ультразвуковой очистки (и других использованных растворах моющих средств), поскольку эти растворы, как правило, не имеют антибактериальных свойств на этикетке ⁴⁴⁶ . Несмотря на то, что ультразвук сам по себе не инактивирует бактерии в значительной степени, обработка ультразвуком может действовать синергетически, повышая цидную эффективность дезинфицирующего средства ⁴⁴⁷ . Пользователи ультразвуковых очистителей должны знать, что чистящая жидкость может привести к загрязнению хирургических инструментов эндотоксинами, что может вызвать тяжелые воспалительные реакции ⁴⁴⁸ . Моечные машины-стерилизаторы представляют собой модифицированные паровые стерилизаторы, которые очищают путем заполнения камеры водой и моющим средством, через которые проходит пар, обеспечивающий перемешивание. Затем инструменты промывают и подвергают короткому циклу паровой стерилизации. В другой машине для мойки-стерилизации используются вращающиеся разбрызгиватели для цикла стирки, за которым следует цикл стерилизации паром при температуре 285°F 9.0005 449, 450 . Моечно-дезинфицирующие/дезинфицирующие машины действуют как посудомоечные машины, в которых для удаления загрязнений используется сочетание циркуляции воды и моющих средств. Эти устройства иногда имеют цикл, в ходе которого инструменты подвергаются термической обработке (например, 93ºC в течение 10 минут) ⁴⁵¹ . Моечно-дезинфекционные установки, как правило, представляют собой устройства с компьютерным управлением для очистки, дезинфекции и сушки твердого и полого хирургического и медицинского оборудования. В одном исследовании очистка (измеряемая как сокращение на 5–6 log ₁₀ ) была достигнута на поверхностях, которые имели адекватный контакт с потоком воды в машине ⁴⁵² . Подробная информация об очистке и подготовке расходных материалов для терминальной стерилизации предоставлена ​​профессиональными организациями ^{453, 454} и книгами ⁴⁵⁵ . Исследования показали, что ручная и механическая очистка эндоскопов позволяет снизить количество контаминирующих организмов примерно на 4 log ₁₀ ^{83, 104, 456, 457} . Таким образом, одна только очистка эффективно снижает количество микроорганизмов на загрязненном оборудовании. При количественном анализе загрязнения остаточным белком повторно обработанных хирургических инструментов средние уровни загрязнения остаточным белком на инструмент для пяти лотков составили 267, 260, 163, 456 и 756 мкг ⁴⁵⁸ . В другом исследовании среднее количество белка из переработанных хирургических инструментов из разных больниц колебалось от 8 мкг до 91 мкг. ⁴⁵⁹  При сравнении ручных методов с автоматизированными методами очистки многоразовых вспомогательных устройств, используемых для минимально инвазивных хирургических процедур, автоматизированный метод оказался более эффективным для очистки биопсийных щипцов и лапароскопических устройств с портами и без портов и достиг > 99% снижения параметров загрязнения ( то есть белок, углевод, гемоглобин) в лапароскопических устройствах с портом и без него. ^{460, 461}

Для очистки инструментов обычно используется раствор детергента с нейтральным или почти нейтральным pH, поскольку такие растворы обычно обеспечивают наилучший профиль совместимости материалов и хорошее удаление загрязнений. Ферменты, обычно протеазы, иногда добавляют к растворам с нейтральным pH, чтобы помочь в удалении органического материала. Ферменты в этих препаратах атакуют белки, которые составляют большую часть обычной почвы (например, кровь, гной). Чистящие растворы также могут содержать липазы (ферменты, активные в отношении жиров) и амилазы (ферменты, активные в отношении крахмалов). Ферментные очистители не являются дезинфицирующими средствами, а белковые ферменты могут быть инактивированы гермицидами. Как и в случае со всеми химическими веществами, ферменты необходимо смывать с оборудования, иначе могут возникнуть побочные реакции (например, лихорадка, остаточные количества дезинфицирующих средств высокого уровня, белковые остатки). ^{462, 463} Ферментные растворы следует использовать в соответствии с инструкциями производителя, которые включают надлежащее разбавление ферментного моющего средства и контакт с оборудованием в течение времени, указанного на этикетке. ⁴⁶³ Ферменты моющих средств могут вызывать у пользователей астму или другие аллергические реакции. Моющие растворы с нейтральным pH, содержащие ферменты, совместимы с металлами и другими материалами, используемыми в медицинских инструментах, и являются лучшим выбором для очистки деликатных медицинских инструментов, особенно гибких эндоскопов  ⁴⁵⁷ . Чистящие средства на щелочной основе используются для обработки изделий медицинского назначения, так как они эффективно растворяют белковые и жировые остатки ⁴⁶⁴ ; однако они могут вызывать коррозию. ⁴⁵⁷  Некоторые данные показывают, что ферментные чистящие средства более эффективны, чем нейтральные моющие средства  ^{465, 466}  в удалении микроорганизмов с поверхностей, но два более недавних исследования не обнаружили разницы в эффективности очистки между ферментными и щелочными чистящими средствами. ^{443, 464}  Другое исследование не выявило существенной разницы между ферментными и неферментными чистящими средствами с точки зрения эффективности очистки от микробов  ⁴⁶⁷ . Новый неферментный состав на основе перекиси водорода (не одобренный FDA) был так же эффективен, как и ферментные очистители, при удалении белков, крови, углеводов и эндотоксинов с поверхности тестовых носителей ⁴⁶⁸ . Кроме того, этот продукт оказал 5-логарифмическое ₁₀  снижение микробной нагрузки при 3-минутном воздействии при комнатной температуре. ⁴⁶⁸

Хотя эффективность дезинфекции и стерилизации высокого уровня требует эффективной очистки, не существует тестов «в реальном времени», которые можно было бы использовать в клинических условиях для проверки очистки. Если бы такие тесты были коммерчески доступны, их можно было бы использовать для обеспечения надлежащего уровня очистки. ^469-472  Единственным способом обеспечить надлежащую очистку является проведение проверочного теста повторной обработки (например, микробиологического отбора проб), но обычно это не рекомендуется ⁴⁷³ . Проверка процессов очистки в программе лабораторных испытаний возможна путем обнаружения микроорганизмов, химического обнаружения органических загрязнителей, мечения радионуклидов и химического обнаружения определенных ионов ^{426, 471} . За последние несколько лет были опубликованы данные, описывающие использование искусственной почвы, белка, эндотоксина, рентгеноконтрастного вещества или крови для проверки ручного или автоматизированного процесса очистки ^{169, 452, 474-478} и биолюминесценции аденозинтрифосфата. и микробиологический отбор проб для оценки эффективности очистки поверхности окружающей среды ^{170, 479} . Как минимум, все инструменты должны быть индивидуально осмотрены и должны быть визуально чистыми.

Ученые показали структуру фермента в высоком разрешении | Новости Массачусетского технологического института

С помощью современного типа электронной микроскопии команда под руководством Массачусетского технологического института обнаружила структуру фермента, который имеет решающее значение для поддержания адекватного запаса строительных блоков ДНК в клетках человека.

Их новая структура также раскрывает вероятный механизм того, как клетки регулируют фермент, известный как рибонуклеотидредуктаза (RNR).

Примечательно, что механизм, по-видимому, отличается от механизма бактериальной версии фермента, что позволяет предположить, что можно разработать антибиотики, которые избирательно блокируют бактериальный фермент.

«Люди пытались выяснить, есть ли что-то достаточно отличное, чтобы вы могли ингибировать бактериальные ферменты, а не человеческая версия», — говорит Кэтрин Дреннан, профессор химии и биологии Массачусетского технологического института и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. «Рассмотрев эти ключевые ферменты и выяснив, в чем различия и сходства, мы сможем увидеть, есть ли что-то в бактериальном ферменте, на что можно было бы воздействовать низкомолекулярными препаратами».

Дреннан — один из ведущих авторов исследования, опубликованного в номере журнала 9 от 20 февраля.0083 eLife . Джоанн Стуббе, почетный профессор химии в Массачусетском технологическом институте, и Франсиско Астуриас, адъюнкт-профессор биохимии в Медицинской школе Университета Колорадо, также являются старшими авторами. Ведущими авторами статьи являются научный сотрудник Массачусетского технологического института Эдвард Бриньоль и бывший постдоктор Исследовательского института Скриппса Куанг-Лей Цай, который в настоящее время является доцентом Медицинского центра Техасского университета в Хьюстоне.

Необычный фермент

Фермент RNR, присутствующий во всех живых клетках, превращает рибонуклеотиды (строительные блоки РНК) в дезоксирибонуклеотиды (строительные блоки ДНК). Клетки должны иметь достаточный запас этих строительных блоков, но когда их накапливается слишком много, RNR отключается молекулой дезоксинуклеотида, известной как dATP. Когда требуется больше дезоксинуклеотидов, родственная молекула, называемая АТФ, связывается с RNR и снова включает его.

Необычной особенностью RNR является то, что он может катализировать производство четырех различных продуктов: нуклеотидных оснований, часто обозначаемых аббревиатурой A, G, C и T. В 2016 году Дреннан обнаружил, что фермент достигает этого, изменяя свою форму в ответ на к регуляторным молекулам.

Большая часть предыдущей работы исследователей по структуре RNR была сосредоточена на версии, обнаруженной в E. coli . Для этих исследований они использовали рентгеновскую кристаллографию, метод, который может выявить атомную и молекулярную структуру белка после его кристаллизации.

В новом исследовании Дреннан и ее коллеги решили изучить человеческую версию RNR. Структура этого белка, которая, как оказалось, сильно отличалась от бактериальной версии, оказалась неуловимой с помощью рентгеновской кристаллографии, которая плохо работает для белков, которые плохо кристаллизуются. Вместо этого исследователи обратились к усовершенствованной форме микроскопии, известной как криоэлектронная микроскопия (крио-ЭМ).

До недавнего времени крио-ЭМ обычно предлагала разрешение от 10 до 20 ангстрем, что могло показать общую форму белка, но не детали о положении и форме более мелких структурных единиц в нем. Однако за последние несколько лет технологический прогресс привел к резкому увеличению числа структур, достигающих разрешения около 3 ангстрем. Этого достаточно, чтобы проследить отдельные белковые цепи в более крупной молекуле, а также внутренние структуры, такие как спирали и даже боковые цепи аминокислот.

Ученые уже знали, что RNR состоит из двух белковых субъединиц, известных как альфа и бета. Используя крио-ЭМ, команда Массачусетского технологического института обнаружила, что человеческая версия фермента образует кольцо, состоящее из шести альфа-субъединиц. Когда АТФ, который активирует RNR, связан с ферментом, кольцо становится нестабильным и может легко размыкаться, позволяя бета-субъединице проникнуть в кольцо. Это соединение альфа и бета позволяет активному центру фермента, расположенному в бета-субъединице, выполнять химические реакции, необходимые для производства дезоксинуклеотидов.

Однако, когда присутствует ингибитор dATP, кольцо становится намного более жестким и не позволяет бета-субъединице войти. Это препятствует тому, чтобы фермент катализировал производство дезоксинуклеотидов.

Разработка лекарств

Несколько противораковых препаратов, которые в настоящее время используются или разрабатываются, нацелены на человеческую версию RNR, влияя на способность раковых клеток воспроизводиться, ограничивая их запас строительных блоков ДНК. Команда Массачусетского технологического института нашла доказательства того, что по крайней мере один из этих препаратов, клофарабина дифосфат, действует, индуцируя образование жестких альфа-колец из 6 единиц.

Это 6-звенное кольцо не встречается в бактериальной форме RNR, которая вместо этого собирается в отдельное кольцо, содержащее четыре альфа-субъединицы и четыре бета-субъединицы. Это означает, что можно разработать антибиотики, нацеленные на бактериальную версию, но не на человеческую, говорит Дреннан.

Теперь она планирует исследовать структуры других белковых молекул, которые трудно изучить с помощью рентгеновской кристаллографии, включая белки с кластерами железа и серы, которые обнаруживаются во многих метаболических путях. Работа по микроскопии в этом исследовании проводилась в Научно-исследовательском институте Скриппса, но когда откроется новое здание Массачусетского технологического института MIT.nano, в нем будут размещены два крио-ЭМ-микроскопа, которые будут доступны для сообщества Массачусетского технологического института, а также для других потенциальных пользователей в промышленности и научных кругах.