Про це розповідає ProIT
Група японських дослідників з Вищої школи природничих наук Університету Осаки встановила, що корали здатні перемикати чутливість до різних видів світла з допомогою іонів хлору. Це відкриття суттєво змінює наукові уявлення про функціонування світлочутливих білків — опсинів — і відкриває нові перспективи у білковій інженерії.
Унікальні опсини коралів та механізм їх роботи
Дослідження показало, що на відміну від більшості тварин, де опсини використовують негативно заряджені амінокислоти для поглинання видимого світла, деякі види коралів використовують іони хлору з навколишнього середовища. Саме завдяки цьому механізму корали, які не мають очей у звичному сенсі, здатні відчувати світло та реагувати на його зміни. Це розкриває нові аспекти адаптації коралів до змін у середовищі, зокрема, до підвищення кислотності океану внаслідок зміни клімату.
У ході дослідження науковці аналізували, як корал Acropora tenuis вловлює світло та реагує на зміну параметрів води. З’ясувалося, що корали використовують білки опсини, які належать до того самого сімейства білків, що і в сітківці людського ока. Вчені виявили раніше невідому групу опсинів — ASO-II, які демонструють унікальні властивості та відрізняють коралів від ссавців.
Замість амінокислот, як у більшості тварин, опсини ASO-II використовують неорганічні іони хлору для зміни своєї світлочутливості, що є першим подібним випадком, відомим науці. Вчені провели серію експериментів, використовуючи методи мутацій, спектроскопії та цілеспрямованого комп’ютерного моделювання, щоб дослідити механізм роботи опсину Antho2a.
Гнучкість світлосприйняття та потенційне застосування у медицині
“Ми виявили, що іони хлору стабілізують основу Шиффа слабше, ніж амінокислоти. Таким чином, опсин може оборотно перемикатися між чутливістю до видимого світла та УФ-чутливістю залежно від pH”, — пояснив перший автор дослідження, науковий співробітник лабораторії Теракіти Юсуке Сакаї.
Фахівці з’ясували, що при підвищенні кислотності середовища коралові опсини реагують на видиме світло, а при підвищенні лужності — на ультрафіолет. Така здатність, ймовірно, пов’язана з взаємодією між коралами та водоростями, які змінюють внутрішній pH клітин під час фотосинтезу. Світлочутливість коралів може змінюватися в реальному часі, що дозволяє підтримувати точну взаємодію між організмами.
Окрім цього, дослідники встановили, що опсин ASO-II Acropora tenuis може регулювати концентрацію іонів кальцію у відповідь на світло, що відкриває перспективи використання цього механізму як оптогенетичного інструменту з регульованою чутливістю до довжини хвилі світла залежно від pH. Науковці сподіваються, що унікальні можливості коралів стануть основою для розробки нових методів біологічного та медичного контролю над світлом.
Результати цього дослідження опубліковані у журналі ELife.