Текст уведомления здесь

Найден новый «разборчивый» белок для активации нейронов и мышц

Ученые из нескольких европейских стран, в том числе из России, выделили из архей рода Nanosalina белок ксенородопсин. Он активируется светом и пропускает через мембрану клетки ионы водорода, а для ионов кальция и других металлов он непроницаем.
Добавить в закладки
Комментарии

Избирательность ксенородопсина позволит использовать его не только в исследованиях нейронов, но и для управления мышечными волокнами, на которые сильно влияет любое изменение концентрации кальция.

Исследователи выделили из архей (микроскопических организмов, близких к бактериям, но выделяемых в собственную группу) рода Nanosalina активируемый светом белок из группы ксенородопсинов. Его назвали NsXeR (Nanosalina XenoRhodopsin). Также ученые определили, каким геном он кодируется. Этот ген с помощью вирусных векторов вставили сначала в модели клеточных мембран, затем в бактерии Escherichia coli, а после — и в клетки почки эмбриона человека и нейроны гиппокампа крысы. В последних его активация вызывала потенциалы действия — мощные изменения заряда на мембране нервной клетки, приводящие к образованию электрического сигнала в ней и передаче его другим нейронам.

Способность NsXeR вызывать активацию нервных клеток означает, что его можно использовать в оптогенетических работах. Это область экспериментов, в которой возбудимые клетки (нейроны или мышечные волокна) заставляют работать, светя на них миниатюрными лампочками. В мембраны этих клеток встроены специальные светочувствительные каналы, которые при работе лампочки открываются и пропускают через себя заряженные частицы (ионы). Поток ионов приводит к изменению мембранного потенциала, и клетки активируются — передают сигналы соседям или сокращаются, соответственно.

Ксенородопсин имеет ряд преимуществ перед давно и широко используемым для сходных целей белком каналородопсином. Каналородопсин при активации пропускает через себя различные положительно заряженные ионы, в том числе кальций. Поэтому его нельзя использовать для управления мышцами. Мышечные сокращения запускаются при любом достаточно сильном изменении концентрации ионов кальция в таких волокнах, поэтому добиться точного воздействия на них с помощью «неразборчивого» каналородопсина не получается. Ксенородопсин подойдет для прицельной активации мышц, так как он пропускает только ионы водорода, а концентрацию кальция не меняет.

Другое выгодное отличие ксенородопсина — направление его работы. Если каналородопсин по сути представляет собой пассивные ворота, через которые положительно заряженные ионы могут пройти в любую сторону, то только что найденный белок — это насос, всегда перекачивающий ионы водорода внутрь клетки и не выпускающий их наружу. При пассивном транспорте заряженные частицы идут из места, где их больше, в область, где их концентрация меньше. То есть белки-ворота стремятся уравновесить количество различных ионов снаружи и внутри клетки, а белки-насосы, наоборот, искусственно создают такую разницу. Это может быть полезно в манипуляциях возбудимыми тканями.

Соответствующая статья опубликована в журнале Science Advances.

Ранее ученые из Университета Райса впервые создали фоторецепторы, чувствительные к ультрафиолетовому излучению. Их будут внедрять в живые клетки, чтобы контролировать молекулярно-биологические процессы и метаболизм.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы