Исследователи получили новое представление об ионном канале водорослей. Эти данные могут помочь оптогенетике полностью реализовать свой потенциал в будущем.
Учёные из Бохума и Регенсбурга обнаружили, что светочувствительный ионный канал водоросли Guillardia theta имеет два светоактивируемых состояния. Недавно открытое второе состояние обеспечивает особенно быстрое повторное открытие ионного канала после его закрытия.
Это делает его интересным для оптогенетики — метода, который исследователи используют для специфического управления активностью нервных клеток с помощью света. Группа из Германии под руководством доктора Кристин Лабудды и доцента Карстена Кёттинга из отдела биофизики Рурского университета в Бохуме, а также профессора Тилля Рудака из Университета Регенсбурга, сообщила о своих [находках](https://www.nature.com/articles/s42003-025-08560-4) в журнале Communications Biology.
В оптогенетике определённые нервные клетки генетически модифицируют для производства светочувствительных белков из других организмов. Активность модифицированных нервных клеток затем можно контролировать с помощью света. «Когда свет направляется на эти белки, они изменяют свою структуру, активируя или ингибируя клетки», — объясняет Рудак.
Исследователи также некоторое время экспериментируют с оптогенетикой для лечения некоторых заболеваний. «Оптогенетика — это многообещающий новый метод, например, для лечения болезни Паркинсона», — говорит Кёттинг. «Он может реактивировать повреждённые нервные клетки в мозге и частично восстановить двигательные навыки».
Однако до того, как процедура потенциально может быть внедрена в повседневную клиническую практику, предстоит пройти ещё долгий путь. Поэтому группы по всему миру работают над тем, чтобы лучше понять светочувствительные белки и определить оптимальных кандидатов для оптогенетики.
Одним из хорошо изученных белков является ионный канал GtACR1 из водоросли Guillardia theta, каналродопсин, который служит светочувствительным элементом в водоросли. Когда GtACR1 активируется светом, открывается канальная пора, позволяя отрицательно заряженным ионам, таким как хлорид, проходить через неё.
В текущем исследовании учёные из Бохума и Регенсбурга продемонстрировали, почему GtACR1 так эффективен. Они исследовали ионный канал с помощью преобразования Фурье [инфракрасной спектроскопии](https://phys.org/tags/infrared+spectroscopy/), которая используется для определения структурных состояний белков.
Группа продемонстрировала, что GtACR1 имеет два светоактивируемых состояния: хорошо известное основное состояние и промежуточную стадию, называемую O-промежуточным. Основное состояние присутствует в темноте.
Как и в случае с другими каналродопсинами, нормальный фотоцикл начинается, когда канал впервые активируется светом. Во время этого цикла проходят различные промежуточные стадии, которые различаются по своей структуре и ионной проводимости. Одна из них — O-промежуточное состояние, которое предшествует основному состоянию на несколько секунд.
Однако из-за конфигурации сетчатки — строительного блока, который служит прямым светочувствительным элементом, — O-промежуточное состояние активируется светом в GtACR1, в отличие от других каналродопсинов.
«Второе светоактивируемое состояние, которое мы обнаружили, обеспечивает особенно быстрое повторное открытие канала, что значительно увеличивает его ионную проводимость», — объясняет Лабудда. Для применения в оптогенетике более высокая ионная проводимость означает, что на стимулы можно реагировать очень точно, а клетки можно нацеливать более конкретно. Это открывает новые возможности для оптогенетических приложений.
«Своей работой мы впервые обнаружили каналродопсин с несколькими светоактивируемыми состояниями», — подытоживает Кёттинг. «Должно быть возможно создать дополнительные светоактивируемые состояния в других каналродопсинах с помощью мутаций, тем самым повышая их эффективность».
«Эти открытия могут проложить путь к ещё более эффективным инструментам в оптогенетике — с многообещающими перспективами для исследований и медицины», — говорится в сообщении.
Предоставлено
[Рурский университет в Бохуме](https://phys.org/partners/ruhr-university-bochum/)
Другие новости по теме
- «Суперулитка» изменяет слизь для борьбы с пестицидами
- Сохранение насекомых приостановлено из-за отсутствия оценок рисков
- Учёные из Университета Ла Тробе определили беременность жирафа по гормональным изменениям и предсказали рождение телёнка с точностью до одного дня
- Ещё более странные древние сумчатые переписывают учебники истории
- Ионные жидкости делают целые органы прозрачными, как стекло, сохраняя при этом сложные детали тканей.
- В Флориде officials (должностные лица) призывают сообщать обо всех встречах с этой «неуловимой» змеёй.
- Исследование долгосрочных и сложных изменений биоразнообразия в ландшафтах Шотландии
- Большинство известных видов эволюционировали во время «взрывов» разнообразия, показывает первый анализ «древа жизни»
- Для обезьян «вне поля зрения» не значит «вне ума»: бонобо могут мысленно отслеживать нескольких членов своего социального круга
- Обнаружена генетическая причина атеросклероза у кошек
Другие новости на сайте
- Митохондрии защищают клетки от инфекций, конкурируя с патогенами за питательные вещества
- Неформальная переработка электронных отходов в Пакистане: скрытый экологический кризис
- Аэродром ($AERO) приносит огромную прибыль, но новый токен с распределением доходов ($GOOD) от goodcryptoX может предложить более выгодную доходность.
- Землетрясение на загадочном холме Фикл в Северной Калифорнии может иметь неожиданный источник
- «Суперулитка» изменяет слизь для борьбы с пестицидами
- Модели Земли прогнозируют начало деградации Амазонии в XXI веке
- Могут ли разделители для пальцев ног действительно помочь вашим ногам? Стоит попробовать…
- Астрономы зафиксировали рекордную 130-летнюю эволюцию умирающей звезды
- Прорыв в мире Bitcoin: первый банк США интегрирует Lightning Network
- Как стать лид-трейдером на BitMEX и максимизировать свой доход?