Благодаря исследованиям, проведенным выпускниками и аспирантами МФТИ, стало известно об устройстве уникального белка родопсина OLPVRII, найденного в геноме гигантских вирусов.
Работа опубликована в Nature Communications.
Дмитрий Братанов, один из авторов исследования, сообщает, что вирусные родопсины впервые были найдены в гигантских вирусах несколько лет назад. Несмотря на это, до сих пор не удалось установить, как эти белки работают, определить их структуру и понять, какую функцию они выполняют.
Гигантские вирусы – это вирусы, значительно превосходящие по размеру бактерии. Они заражают клетки водорослей, играющих ключевую роль в поддержании экологического равновесия в Мировом океане. Исследования подобных вирусов имеют большое значение для экологии. Как сообщает Дмитрий Братанов, научный сотрудник Института комплексных систем Исследовательского центра города Юлих (Германия): «В ходе нашей работы мы получили пространственную структуру OLPVRII высокого разрешения и установили, что этот белок формирует пентамеры в липидной мембране).
Впрочем, пентамерная структура не является незнакомой для белков этого класса: ранее ей удавалось обнаружить и у некоторых других родопсинов, например, в случае светочувствительного натриевого насоса KR2. Но структура OLPVRII отличается тем, что в центре пентамера расположена уникальная пóра, предназначение которой пока непонятно.
«По мнению соавтора работы, аспиранта МФТИ Кирилла Ковалева, вероятно, что эта структура функционирует как ионный канал, предположительно для хлора. Тем не менее, канальная функция OLPVRII пока не подтверждена, и для её доказательства требуются дополнительные экспериментальные исследования.
Несмотря на это, в ходе исследования структуры вирусного родопсина были получены некоторые сведения о его функциях: авторы работы продемонстрировали, что, как и большинство родопсинов, этот белок способен выкачивать протоны за пределы клетки. Однако это свойство у него выражено неярко и, по мнению исследователей, вероятно, не является его главной задачей.
«По мнению Валентина Горделия, одного из авторов исследования и руководителя научных групп в Институте структурной биологии в Гренобле, Исследовательском центре Юлиха, а также научного координатора Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний в МФТИ, подтверждение того, что этот вирусный родопсин функционирует как ионный канал, откроет возможности для его использования в оптогенетических и биомедицинских разработках.
По мнению исследователей, данный инструмент потенциально превосходит все существующие аналоги благодаря своей пентамерной структуре, обеспечивающей широкие возможности для генетической модификации свойств белка и, вероятно, характеризующейся высокими токами через большую центральную пору. Авторы исследования оформили патент на оптогенетическое применение вирусного родопсина OLPVRII, закрепив за собой приоритет в этой области.