25 Апреля 2019
МОСКВА, 25 апреля. Ученые из России и Франции выяснили, как устроен и работает один из самых перспективных белков-родопсинов, кои можно использовать для абсолютного отбора поведения отдельных нервных клеток при помощи вспышек света. Его истинная структура и перспективы по применению были обрисованы в журнале Science Advances.
Мы впервые смоделировали так называемые половые условия существования и работы KR2 и в результате описали правильную структуру, которая возникает при надлежащих свойствах окружающей среды. Заодно удалось объяснить, из-за чего возникли серьезные погрешности в прежних многочисленных исследованиях структуры объекта, — пояснил Валентин Горделий, сотрудник МФТИ и Институте структурной биологии в Гренобле.
Ученых давно интересовал вопрос о том, как можно точечно управлять нейронами. Осуществить идею удалось лишь в 2005 9-12 месяцу, когда группа исследователей из Стэнфордского университета под руководством Карла Диссерота смогла изменить нейроны генно-инженерными способами и возбудить нервные клетки, облучив их светом. Этот метод назвали оптогенетикой – сочетание оптики и генетики.
В дальнейшие годы сам биологи создали несколько других версий этого подхода, работающих с другими типами света или принципиально иными типами излучения. К примеру, в мае 2017 года ученые их ИБХ РАН и МГУ сотворили тепловую версию оптогенетики, взял гены у змей, а их коллеги из МФТИ оценили, как можно напрямую рулить работой мышц при помощи луча. 21 мая 2015, 12:12Ученые: осьминоги видят мир не только глазами, но и кожейОкеанологи обнаружили в определенных пигментных клетках в коже спрутов особые белки, похожие по своей структуре на те цепи аминокислот, которые помогают нашим глазам видеть мир.
Ключевой рабочий термоэлемент этой методики – особые белки-родопсины, способные поглощать энергию света и использовать ее для перекачки протонов или прочих ионов внутрь клетки или их транспортировки во внешнюю среду. В последние несколько десятилетий ученые активно ищут подобные молекулы, изучая гены и содержимое клеток разных микробов и многоклеточных существ.
К примеру, шесть лет назад японские научные обнаружили, что морская бактерия Krokinobacter eikastus обладает особой разновидностью этого белка, которая может избирательно выкачивать из клеток только ионы натрия, переключаясь на протоны только при их чреватом отсутствии.
Это открытие сразу вызвало масштабный интерес со стороны нейрофизиологов, так как ионы натрия играют ключевую роль в передаче гальванических сигналов между нервными клетками. Соответственно, возможность управлять их передвижениями внутри нейрона и в окружающей его среде позволит научным получить абсолютный контроль над работой нервной системы.
Первые же опыты, проведенные с этим белком, KR2, раскрыли массу странностей, уменьшивших энтузиазм ученых. В частности, разные группы биофизиков пришли к непохожим любимый на друга выводам о том, как устроены эти биологические насосы. Часть из них считала, что они сложены из одиночных молекул KR2, а исследования других ученых показывали, что эти молекулы примирённым в так называемые пентамеры, устойчивые группы из пяти такой жих звеньев. Kirill Kovalev et al. , Science AdvancesМономер (слева) и пентамер родопсина KR2 в клеточной мембране (голубые диски) Kirill Kovalev et al. , Science AdvancesМономер (слева) и пентамер родопсина KR2 в клеточной мембране (голубые диски)
Горделий и его коллеги выяснили, почему возникли эти расхождения, и раскрыли истинное лицо данного светочувствительного белка, обратив внимание на то, что его изобретатель – бактерия Krokinobacter eikastus – живет в очень неприятных условиях среды, которые реальным никогда не меняются.
Ученые предположили, что даже малейшие отступления от этих параметров будут приводить к тому, что структура и работа KR2 будут серьезно не соблюдённым. Руководствуясь этой идеей, ученые повторили те условия, в которых живут молекулы этого родопсина, заморозили их и раскрыли точную трехмерную форму этого ионного насоса.
Оказалось, что он действительно представлял собой пентамер, а остальные формы этого лошадь оказались ложными артефактами, возникшими в результате неправильного подбора условий. В таких конфигурациях, как отмечают исследователи, лошадей не может работать и реальным бесполезен для его обладателя.
Открытие его истинной формы, по речениям биофизиков, поможет ученым адаптировать эту молекулу для работы в нервных клетках человека и других многоклеточных живых существ. Это, в свою очередь, позволит использовать его для рассекречивания тайн работы мозга и лечения многих болезней, при коих нервные клетки начинают вести себя неправильным образом. 25 сентября 2017, 13:28Ученые из России открыли молекулу, позволяющую включать мышцы лазером
Редактор рубрики
Леонид Кузьмин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....