得益于MIPT畢業(yè)生和博士學(xué)位的研究，已經(jīng)確定了有機(jī)湖植物藻狀病毒視紫紅質(zhì)II(OLPVRII)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是在巨型病毒基因組中發(fā)現(xiàn)的獨(dú)特蛋白質(zhì)。學(xué)生們。該論文發(fā)表在《自然通訊》上。

該研究是許多MIPT校友合作的結(jié)果。德米特里·布拉塔諾夫(Dmitry Bratanov)就在其中。德米特里目前在德國(guó)尤里希研究中心的復(fù)雜系統(tǒng)研究所(ICS-6)工作，他說(shuō)盡管病毒視紫紅質(zhì)是幾年前首次在所謂的巨型病毒中發(fā)現(xiàn)的，但它們的結(jié)構(gòu)，功能和生物學(xué)特性到目前為止，作用還不清楚。

巨型病毒是非常大的病毒，具有典型細(xì)菌的大小。它是如此之大，以至于在光學(xué)顯微鏡下可見(jiàn)。巨型病毒感染綠藻，綠藻產(chǎn)生氧氣并幫助維持世界海洋的自然生態(tài)平衡。因此，從環(huán)境的角度來(lái)看，巨型病毒具有相當(dāng)大的研究興趣。

Dmitry解釋說(shuō)：“在這項(xiàng)工作中，我們破譯了OLPVRII的高分辨率結(jié)構(gòu)，在功能上表征了該蛋白，并表明它不僅在晶體中而且還在脂質(zhì)膜中形成五聚體。” “這絕非易事。必須進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，其中一些實(shí)驗(yàn)我們使用了先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。我們所取得的成就是國(guó)際科學(xué)家小組辛勤工作的結(jié)果。”

先前已經(jīng)在一些其他視紫紅質(zhì)中觀察到了這種五聚體結(jié)構(gòu)，例如在光驅(qū)動(dòng)鈉泵KR2中。但是，使OLPVRII結(jié)構(gòu)獨(dú)特的原因是它的中心有一個(gè)不尋常的孔(請(qǐng)參見(jiàn)圖1)。其功能仍然未知。

該論文和博士學(xué)位的合著者基里爾·科瓦列夫(Kirill Kovalev)說(shuō)：“我們認(rèn)為孔可能是一個(gè)離子通道，很可能是氯離子的通道。” MIPT的學(xué)生。

離子通道是蛋白質(zhì)，它們?yōu)殡x子流過(guò)細(xì)胞膜創(chuàng)造了一條被動(dòng)途徑。這些通道通常在黑暗中關(guān)閉，這意味著離子無(wú)法移入或移出池。在光敏通道的情況下，它們會(huì)響應(yīng)光吸收而打開(kāi)，從而使離子沿著濃度梯度向下流動(dòng)。換句話說(shuō)，離子朝著使細(xì)胞內(nèi)外離子濃度均勻的方向移動(dòng)。

光敏通道的典型示例是通道視紫紅質(zhì)2。它在綠藻萊茵衣藻中發(fā)現(xiàn)，被廣泛用作光遺傳學(xué)工具。至于OLPVRII，研究人員認(rèn)為，這可能是有史以來(lái)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)五聚體光門(mén)控離子通道，正如確定的結(jié)構(gòu)和分子模擬所暗示的那樣。

Kirill Kovalev指出：“但是，OLPVRII的通道活性尚未得到證實(shí)。我們將繼續(xù)進(jìn)行研究，并肯定會(huì)發(fā)現(xiàn)為什么這種不尋常的視紫紅質(zhì)是由自然界產(chǎn)生的。也許它可以幫助宿主繼續(xù)生活-當(dāng)細(xì)胞被病毒感染或可能是傳感器時(shí)，維持功能。”

也就是說(shuō)，研究病毒視紫紅質(zhì)的結(jié)構(gòu)為它的功能提供了一些啟示。結(jié)果表明，OLPVRII與大多數(shù)其他視紫紅質(zhì)一樣，起質(zhì)子泵的作用。研究人員說(shuō)，但這不太可能是其主要功能。其主要目的還有待研究和證明。

“如果我們證明這種病毒視紫紅質(zhì)實(shí)際上是一個(gè)離子通道，它將成為光遺傳學(xué)和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的重要工具，”論文的合著者Valentin Gordeliy說(shuō)，他是格勒諾布爾和研究中心Juelich。Valentin還是MIPT衰老和與年齡相關(guān)疾病的分子機(jī)制研究中心的研究協(xié)調(diào)員。

研究人員說(shuō)，由于其五聚體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，該新工具的性能將優(yōu)于所有同類工具：您可以通過(guò)遺傳方法輕松操縱蛋白質(zhì)的特性，以及可能在中央孔中循環(huán)流動(dòng)的高電流。

為了享有優(yōu)先利用其發(fā)明的權(quán)利，該論文的作者已經(jīng)提交了一項(xiàng)關(guān)于在病毒遺傳學(xué)領(lǐng)域中使用病毒視紫紅質(zhì)OLPVRII的專利申請(qǐng)。

光遺傳學(xué)是生物物理學(xué)的一個(gè)分支，它利用光來(lái)控制活生物體中的細(xì)胞。正如已經(jīng)證明的那樣，光遺傳學(xué)可以用于恢復(fù)視力和聽(tīng)力損失，幫助控制神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者的運(yùn)動(dòng)，以及治療患有帕金森氏癥和阿爾茨海默氏病的人。

根據(jù)Valentin Gordeliy的說(shuō)法，MIPT具有進(jìn)行病毒視紫紅質(zhì)功能的詳細(xì)研究所需的所有必要設(shè)備。該小組將繼續(xù)他們對(duì)OLPVRII的研究，這對(duì)生物學(xué)，進(jìn)化科學(xué)，光遺傳學(xué)和生態(tài)學(xué)具有重要意義。