Depositphotos
Результати нещодавнього дослідження японських науковців з Вищої школи природничих наук Університету Осаки продемонстрували здатність коралів перемикати власну світлочутливість між ультрафіолетовим та видимим світлом за допомогою іонів хлору.
Це відкриття пропонує новий підхід до розуміння білкової інженерії. Воно фундаментально змінює наукове розуміння світлочутливих білків опсинів, які відповідають за зір.
У тварин в більшості опсинів негативно заряджена амінокислота діє як протиіон, забезпечуючи поглинання видимого світла. Дослідження встановило, що деякі опсини коралів використовують для цього іони хлору з навколишнього середовища.
Це демонструє, як корали, які не мають очей, можуть відчувати світло і реагувати на нього. Це також дає науковцям розуміння того, як корали реагують на загрози, пов’язані зі зміною клімату, зокрема, закисленням океану.
У рамках дослідження японські науковці вивчали, як корал Acropora tenuis вловлює світло і реагує на зміну умов в океані. Як і багато інших організмів, корали використовують білки опсини — те саме сімейство світлочутливих білків, що і в сітківці людського ока, для виявлення світла у навколишньому середовищі. Зокрема, дослідникам вдалось виявити невідому раніше групу опсинів.
Мова йде про опсини ASO-II, що мають унікальні властивості, які відрізняють корали від ссавців. За допомогою експериментів з мутаціями, використовуючи спектроскопію та цілеспрямоване просунуте моделювання, дослідники зосередились на механізмі світлочутливості опсину Antho2a.
Замість амінокислот, які використовуються в опсинах тварин, ASO-II використовують іони хлору. Це перший виявлений випадок використання неорганічних іонів подібним чином.
“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.
В умовах підвищенної кислотності опсини коралів реагують на видиме світло, а за умов підвищенної лужності — на ультрафіолет. Ця здатність може бути пов’язана із тісною взаємодією між коралами та водоростями, оскільки водорості, які живуть всередині клітин коралів, змінюють внутрішній pH в процесі фотосинтезу. Світлочутливість коралів може змінюватись в режимі реального часу, що дозволяє підтримувати тонке налаштування взаємодії між коралами та водоростями.
“Опсин ASO-II Acropora tenuis регулює іони кальцію в залежності від світла, що вказує на його потенційне застосування у якості оптогенетичного інструменту, чутливість до довжини хвилі якого змінюється в залежності від pH”, — зазначає один з провідних авторів дослідження, професор Міцумаса Коянагі.
Вчені сподіваються, що унікальну здатність коралів змінювати власну світлочутливість в залежності від pH можна буде використати для розробки нових форм контролю над світлом у біології та медицині.
Результати дослідження опубліковані у журналі ELife
Джерело: Interesting Engineering
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.