МФТИ:Учёным удалось раскрыть структуру мембранного белка, которую оптогенетики искали 14 лет

Фото: indolgoprud.ru
Коллаборация учёных из МФТИ, Forschungszentrum Jülich, ESRF, IBS и MPI получила трёхмерную структуру канального родопсина ChR2 — мембранного белка, который широко используется в оптогенетике для управления нервными клетками при помощи света. Статья опубликована в престижном журнале Science. Там же вышел отзыв о ее значимости одного из ведущих ученых в этой области. «Получением структуры, безусловно, занималось много разных групп по всему миру с самого открытия ChR2 в 2003 году, однако без особых успехов — до сих пор структуры белка в его естественном виде известно не было. Наличие структуры позволит оптогенетике делать осмысленные мутации в белке, подстраивая его под конкретные эксперименты. Конечно, раньше это было невозможно и большинство мутаций делались трудоёмким перебором или на основании структур родственных белков», — комментирует открытие Валентин Борщевский, заместитель заведующего лабораторией перспективных исследований мембранных белков МФТИ и первый автор статьи.

Оптогенетика  — современная методика, которая позволяет при помощи света управлять нервными или мышечными клетками в живом организме. Кроме того, схожие методы используются для того, чтобы частично восстанавливать потерянное зрение и слух, управлять сокращением мышц. Методы оптогенетики так же используются для того, чтобы изучать свойства естественных нейронных сетей, которые отвечают за эмоции, принятие решений и другие сложные процессы в живых организмах. В 2010 году оптогенетика была отмечена методом года редакцией престижного научного журнала Nature и прорывом десятилетия журналом Science в том же году.

Наиболее распространённый инструмент оптогенетики  — светочувствительный белок ChR2, выделенный в начале XXI века из зелёных водорослей Chlamydomonas reinhardtii. Учёные встраивают этот белок в мембраны живых клеток. Под действием света он открывается, пропуская через клеточную мембрану внутрь клетки положительные ионы. В  случае нервной клетки это запускает деполяризацию мембраны, имитируя прохождение по ней нервного сигнала и активируя конкретный нейрон.

На  данный момент канальный родопсин ChR2  — наиболее распространённый инструмент для активации нервных клеток, который используется повсеместно, в основном благодаря своей высокой скорости работы и относительной безвредности для клеток. Существует множество искусственных мутаций ChR2, которые модифицируют его свойства  — например, увеличивают величину генерируемого тока или длину волны света, на который он «откликается». Такой спектр модификаций позволяет подбирать белок под конкретный эксперимент на живых клетках, варьируя скорость его работы или используя различные модификации, которые откликаются на разную длину волны и могут работать независимо друг от друга.

Большинство мутаций, однако, сделаны сравнительно вслепую, методом направленной эволюции или исходя из данных по структурам похожих белков. Самая похожая структура, имеющаяся на данный момент  — химера C1C2, в структуре которой примерно 70% от родственного белка ChR1 и 30% от ChR2. Эта структура, однако, не позволяет полностью объяснить все свойства белка, а значит, и интересные для оптогенетики мутации, спрогнозированные по этой структуре, не несут особенной правдоподобности.

Чтобы изучить структуру белка, учёные использовали метод рентгеновской кристаллографии. Для его использования необходимо получить кристалл, в узлах которого сидят молекулы белка. Это было сделано при помощи кристаллизации in meso  — метода получения кристаллов мембранных белков, при котором для роста кристаллов используется особая среда, позволяющая белкам свободно перемещаться в пространстве, не выходя при этом из мембраны  — липидная кубическая фаза. После этого кристаллы облучают рентгеновским излучением с длиной волны порядка 1 ангстрема (чуть меньше длины межатомной связи в белке) и снимаются данные рентгеновской дифракции, из которых затем восстанавливается структура белка.

 

Работа поддержана объединённой программой Agence Nationale de la Recherche (Франция) и Deutsche Forschungsgemeinschaft (Германия) (ANR-15-CE11-0029-02), специальным соглашением CEA(IBS)-HGF(FZJ) STC 5.1, ERA.Net RUS Plus (ID 323) и Российским научным фондом (16-15-00242).

 
 
По теме
Бурелому и сухостою - бой: более 700 деревьев вывезли из дендропарка Ивантеевского лесопитомника. - Дмитровский район Уже месяц в Ивантеевском дендропарке  слышен дружный вой бензопил, поскольку там приступили к очистке территории от поваленных, сухих и заболевших деревьев.
20.07.2018
В Дмитрове открылся новый пост скорой медицинской помощи. - Дмитровский район За последние 8-10 лет плотность застройки микрорайона Махалина и улицы Сиреневой возросла в несколько раз, поэтому необходимость открытия поста СМП в этой части Дмитрова стала весьма острой.
20.07.2018
 
Актуальное пополнение значимого автопарка - Газета Факт Балашихинская подстанция Московской областной станции скорой помощи в рамках губернаторской программы «Здравоохранение Подмосковья» получила новый реанимобиль класса «С».
20.07.2018
В Подмосковье упростили запись к узкопрофильным врачам - Химские новости «Жители Московской области, находящиеся на диспансерном учете в учреждениях здравоохранения региона, теперь могут записаться на приём к узкому специалисту самостоятельно через портал госуcлуг.
20.07.2018 Химские новости
1.jpg - Myreutov.Ru Будущих мам учат правильно дышать, пеленать и мыть малыша. В балашихинском перинатальном центре открылись курсы для беременных.
19.07.2018 Myreutov.Ru
Тот, кто соберёт, руки вымажет и рот - Газета Вперёд В Сергиевом Посаде на прилавках продуктовых рынков и магазинов появились банки с черникой, а на дороге недалеко от поселения Богородское продают ягоду с машин.
20.07.2018 Газета Вперёд
Балашихинская подстанция Московской областной станции скорой помощи в рамках губернаторской программы «Здравоохранение Подмосковья» получила новый реанимобиль класса «С».
20.07.2018 Газета Факт
 Уважаемые жители г. Фрязино! 28 июля 2018 года с 8:00 до 12:00 в городской поликлинике будет проведен единый день диспансеризации взрослого населения для жителей г.Фрязино, следующих годов рождения: 1925, 1928, 1931,
20.07.2018 Газета Ключ
Теперь жители Подмосковья могут записаться на прием к узкопрофильному врачу через портал госуслуг Фотобанк Московской области Теперь жители Подмосковья могут записаться на прием к узкопрофильному врачу через портал
20.07.2018 Подольский рабочий
В Клину задержали женщину, которая подожгла качели на детской площадке - Информационный портал Клин-АМ В г.Клин благодаря видеокамерам задержана женщина, которая подожгла качели на детской площадке, говорится в сообщении пресс-службы Главного управления региональной безопасности Московской области.
20.07.2018 Информационный портал Клин-АМ
В Клину благодаря видеокамерам задержана женщина, которая подожгла качели на детской площадке, говорится в сообщении пресс-службы Главного управления региональной безопасности Московской области.
20.07.2018 Серп и Молот
Мировым судьёй 284 судебного участка Щёлковского судебного района Московской области вынесен обвинительный приговор по уголовному делу в отношении жительницы Фрязина П. за фиктивную постановку на учёт иностранных граждан,
20.07.2018 Газета Время
Подборкой из лучших короткометражек России впервые открыли кинофестиваль в Пушкино 20 июля - Газета Маяк Подборку из шести лучших короткометражных фильмов России впервые показали на открытии прокатного тура фестиваля «Арткино» в кинотеатре «Облака» города Пушкино 20 июля, сообщил Пушкинскому информагентству президент фестиваля,
21.07.2018 Газета Маяк
21 июля Историко-художественный музей  - Театрализованная пешеходная экскурсия по ул.
20.07.2018 Администрация г. Серпухов
Оксана Косарева, министр культуры Московской области, во время празднования дня семьи, любви и верности в Хотькове, рассказала, что три районных дома культуры ждёт обновление.
20.07.2018 Газета Вперёд
Формула идеального кинопросмотра от Мособлкино и Министерства культуры Московской области такова: отечественная кинолента, свежий воздух, уютная атмосфера городского парка,
19.07.2018 Долгие Пруды
Волонтеры «Живу спортом» принимают участие в православном молодежном форуме "ДоброЛето" - Серебряно-Прудский вестник Министерство физической культуры и спорта Московской области С 15 по 22 июля в Сергиевом Посаде на Благовещенском поле проходит православный молодежный форум «ДоброЛето».
19.07.2018 Серебряно-Прудский вестник
На волне эйфории от закончившегося пару дней назад Чемпионата мира по футболу тема спорта остаётся одной из самых обсуждаемых.
19.07.2018 Павлово-Посадские известия
Проголосовать за цветовое оформление объектов системы раздельного сбора отходов могут жители Подмосковья - Красногорские вести На региональном портале «Добродел» dobrodel.mosreg.ru началось голосование за единое оформление мусоровозов и контейнеров для раздельного сбора отходов.
20.07.2018 Красногорские вести
ФАДН России объявляет о старте II Международного фотоконкурса «Русская цивилизация» - Ступинская панорама «У этого фотоконкурса очень непростая, но интересная задача: передать с помощью фотографии свое понимание и отношение к такому многогранному, а отчасти даже философскому понятию, как русская цивилизация.
20.07.2018 Ступинская панорама
Источник: Пресс-служба Губернатора Московской области, Александр Щемляев На этой неделе в Московской области открыли крупнейший в Европе завод по производству колбасных изделий и запустили региональную навигационную с
20.07.2018 Правительство Московской области
Ступинское информагентство, Сергей Демянюк В понедельник, 16 июля, ступинцы вздохнули с облегчением – в городе закончились двухнедельные плановые работы на ТЭЦ -17, и в кранах, наконец, потекла долгожданная горячая вода.
20.07.2018 Ступинская панорама
В первом полугодии 2018 года сотрудники Управления Росреестра по Московской области (Управление) в соответствии с полномочиями по осуществлению государственного земельного надзора выявили на территории Московской области
20.07.2018 Дмитровский район