Устройство уникального белка, родопсина OLPVRII, обнаруженного в гигантских вирусах, стало известно благодаря работе выпускников и аспирантов МФТИ. Работа опубликована в Nature Communications.
Один из авторов работы Дмитрий Братанов рассказывает, что вирусные родопсины были впервые обнаружены в так называемых гигантских вирусах несколько лет назад, однако до сих пор никому не удавалось изучить механизм функционирования этих белков, описать их структуру и выяснить функциональное предназначение.
Гигантские вирусы — огромные вирусы размером с бактерию, которые инфицируют клетки водорослей, ответственных за поддержание экологического баланса в природной среде Мирового океана. Изучение такого рода вирусов представляет большой интерес для экологии.
«В нашей работе мы получили пространственную структуру OLPVRII высокого разрешения и показали, что этот белок организован в пентамеры в липидной мембране», — сообщает Дмитрий Братанов, научный сотрудник Института комплексных систем Исследовательского центра города Юлих (Германия).
Впрочем, сама по себе пентамерная структура для этого класса белков не нова: её 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.
«Возможно, эта пора играет роль ионного канала. Скорее всего, для хлора, — считает соавтор работы, аспирант МФТИ Кирилл Ковалев. — Однако канальное предназначение OLPVRII нами ещё не доказано: для этого нужны дополнительные экспериментальные исследования».
Впрочем, кое-что о функциях вирусного родопсина удалось узнать уже в процессе изучения его структуры: авторы работы показали, что этот белок, подобно большинству родопсинов способен перекачивать протоны из внутреннего пространства клетки наружу. Но это свойство у него выражено весьма слабо и, по мнению исследователей, может не быть основной функцией белка.
«Если удастся доказать, что данный вирусный родопсин является ионным каналом, то он может стать прекрасным инструментом для оптогенетики и биомедицинских приложений», — считает один из авторов работы Валентин Горделий, руководитель научных групп в Институте структурной биологии в Гренобле и в Исследовательском центре Юлиха и научный координатор Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний в МФТИ.
Учёные считают, что этот инструмент сможет превзойти все существующие аналоги за счёт преимуществ его пентамерной структуры — свободы генетического манипулирования свойствами белка и, предположительно, высоких токов через широкую центральную пору.
Авторы работы закрепили за собой приоритет на оптогенетическое применение вирусного родопсина OLPVRII, подав патентную заявку на соответствующее изобретение.
