Ученые сделали шаг к разгадке механизма человеческого зрения: впервые получена трехмерная структура колбочковых опсинов — белков, отвечающих за восприятие цвета и четкость картинки, сообщает Институт Пауля Шеррера (Швейцария).
Колбочки сетчатки (их в глазу 6−7 млн) обеспечивают дневное зрение: благодаря им мы различаем цвета и улавливаем быстрые движения. Работу этих клеток определяют колбочковые опсины — под действием света они запускают сигнал, который мозг превращает в зрительный образ. Главная сложность изучения этих белков — их подвижность: они способны активироваться даже без света, поэтому зафиксировать их в стабильном состоянии крайне трудно.
Для «поимки» молекул исследователи работали при очень тусклом красном свете — он не влияет на опсины. В комплексе применяли криоэлектронную микроскопию, сверхбыструю лазерную спектроскопию, биохимические, клеточные и вычислительные методы. Так удалось описать структуры опсинов, чувствительных к синему и зеленому свету; для красного опсина механизмы предположительно аналогичны из‑за генетического сходства с зеленым.
Выяснилось, что скорость реакции обусловлена внутренней архитектурой белков: сеть «микропереключателей» еще до попадания света взаимодействует с внутриклеточным G‑белком, обеспечивая почти мгновенную передачу сигнала.
Устройство участка связывания с ретиналем (производным витамина А) позволяет молекуле быстро менять форму и готовиться к новому импульсу. При этом для активации синего опсина нужен более энергичный свет — его участок связывания устроен «закрытее», что согласуется с большей энергией синего спектра. Результаты опубликованы в журнале Science.
Открытие имеет значение и для медицины: сбои в работе колбочек связаны с дальтонизмом и возрастной макулярной дегенерацией (ВМД), от которых страдают сотни миллионов людей. Детальное понимание структуры опсинов дает возможность точнее выявлять точки нарушений и разрабатывать средства коррекции. Полученные данные позволяют наметить пути терапии для стабилизацию функций светочувствительных белков и замедление потери зрения.
Ранее Наука Mail рассказывала, что биологи посмотрели на мир глазами летящего голубя.
