У живых организмов открыта удивительная реакция на свет

Ученые из Массачусетского технологического института совместно с испанскими коллегами обнаружили и разметили светочувствительный белок, который для выполнения ключевых функций, включая генное регулирование, использует белок B12.

Результат, полученный по итогам исследования белков из бактерии Thermus thermophilus, включает как минимум два важных открытия.

Во-первых, расширяется наше понимание биологической роли витамина B12, который, как уже было известно, помогает преобразовать жир в энергию, а также вовлечен в формирование мозга. Ученые выяснили, что этот белок является ключевой частью фоторецепторных белков — структур, которые позволяют организмам чувствовать и реагировать на свет.

Во-вторых, исследование описывает новый способ генной регуляции, в которой ключевую роль играют светочувствительные белки. Ученые наблюдали, как бактерии перенацеливают существующие белковые структуры, использующие витамин B12, и заставляют их работать новыми способами.

Результаты опубликованы в издании Nature. В статье описываются фоторецепторы в трех различных состояниях: в темноте, в связке с ДНК и после подвергания свету.

«Замечательно, что нам удалось получить все структуры, чтобы понять, как они работают в каждом из случаев», заключила профессор химии и биологии Кэтрин Дреннан.

Две методики, три состояния

Исследователи применили сочетание рентгенной кристаллографии и анализа в пробирке для исследования бактерии.

Кристаллография позволила установить формы структур, и контрольные эксперименты показали, что ученые движутся в верном направлении.

Исследуя структуры фоторецепторных белков в трех состояниях, исследователи преуспели в понимании структур и их функций больше, чем удалось бы при анализе белков лишь в одном состоянии.

Живые выключатели

Ученые установили, что когда исследуемые микробы подвергаются воздействию света, фоторецепторные структуры раскалываются и разваливаются, вследствие чего бактерии начинают вырабатывать каротиноиды, которые защищают организм от негативного эффекта солнечного света, такого как повреждение ДНК.

Исследование также показало, что то, как именно фоторецепторы связываются с ДНК, является вполне себе открытием. Белковые структуры содержат тетрамеры, четыре белковых субъединицы, три из которых связываются с генетическим материалом.

Открытие, по словам Дреннан, может иметь практическое применение, например, в разработке светового управления транскрипцией ДНК или управляемого взаимодействия между белками.

28.09.2015