Материалы портала «Научная Россия»

Описан белок, дающий возможность управлять нервной проводимостью живой клетки

Описан белок, дающий возможность управлять нервной проводимостью живой клетки
Светочувствительный мембранный белок KR2 дает возможность управлять насыщением клетки ионами натрия и нервной проводимостью.

Ученые из МФТИ под руководством Валентина Горделия при участии коллег из исследовательского центра Юлих, Института Макса Планка (Германия) и Института структурной биологии (Франция) нашли объяснение процессу перекачки ионов натрия через клеточную мембрану особым белком, который реагирует на воздействие света. Результаты исследования опубликованы в журнале FEBS Letters, а основное содержание исследования представлено на вебсайте МФТИ.

В своем проекте международная группа исследователей сосредоточилась на изучении свойств мембранного белка KR2. Как следует из названия, эти вещества находятся у границ живых клеток и регулируют процессы их жизнедеятельности. В частности, под воздействием особых биологических сигналов, они выполняют роль «насосов» для веществ, которые не могут самостоятельно проходить сквозь клеточную мембрану. Таким сигналом может выступать, к примеру, изменение потенциала вдоль нейрона, а в некоторых живых организмах, скажем, некоторых морских бактериях, — солнечный свет.

Ученые установили, что под воздействием света элемент белка К2, называемый ретиналь, открывает «вход» в структуру белка молекулам натрия. При этом «обратный ход» для них закрывается. Когда же натрий проходит в клетку, белок возвращается в исходное состояние, ожидая энергии от следующего фотона.

Кроме того ученые выяснили, что мембранным белкам свойственно объединяться, образовывая олигомеры — группы соседствующих белков. При этом «пропускная способность» таких групп несколько больше, чем у мономеров (одиночных белков). Зная «ширину» входа, достаточную для переноса в клетку иона вместо протона (она равняется, по подсчетам, 12 ангстрем), ученые надеются научиться регулировать прохождение нужных ионов в клетку.

Значимость работы связана с тем, что специалисты в области оптогенетики надеются с помощью использования этого механизма научиться управлять нервными импульсами в живых клетках. Понимание деталей процесса работы мембранных белков, действительно, дает ключ к созданию «переключателей» из света разной длины волны, которые можно использовать для «зарядки» или «разрядки» клетки.

В прежних экспериментах для «перекачки» ионов натрия сквозь клеточную мембрану использовались неспецифичные каналы, например родопсин и галородопсин, а также протонные помпы. Но все эти методы имеют свои недостатки. Их применение не давало возможности точно управлять нервной проводимостью клетки.

Оптогенетические исследования по изучению мембранных белков открывают возможности для лечения и предупреждения многих тяжелых нервных заболеваний, таких как синдром Паркинсона и старческое слабоумие. Также методы оптогенетики в одном из экспериментов позволили восстановить зрение мышам.

Ранее портал Научная Россия писал о другом совместном исследовании этого коллектива ученых, показавшем, что мембранные белки синтезируются быстрее при помощи химер.

белки мембранный белок kr2 мфти ретиналь

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий