O echipă de cercetători de la Laboratorul European de Biologie Moleculară (EMBL) a identificat o nouă categorie de proteine sensibile la lumină, întâlnite exclusiv în microorganisme adaptate la medii reci.
Aceste proteine neobișnuite, denumite criorodopsine, ar putea transforma ingineria celulară, acționând ca „întreruptoare” moleculare care pot activa sau dezactiva activitatea electrică a celulelor.
Dr. Kirill Kovalev, biolog structural în grupurile Schneider (EMBL Hamburg) și Bateman (EMBL-EBI), a cercetat ani de zile rodopsinele – pigmenți sensibili la lumină care convertesc lumina în semnale electrice. Totuși, ceea ce a descoperit în criorodopsine a fost complet diferit de ceea ce cunoscuse anterior, conform InterestingEngineering.
El a descoperit din întâmplare o caracteristică structurală rară într-o serie de rodopsine microbiene care au fost întâlnite doar în medii extreme, cum ar fi ghețarii și vârfurile montane.
A fost impresionat să observe că, deși provin din medii foarte îndepărtate, aceste proteine reci sunt aproape identice. Le-a denumit criorodopsine, inspirându-se din mediile lor de proveniență.
Majoritatea rodopsinelor sunt de culoare roz-portocalie și reacționează la lumină verde sau albastră. În schimb, criorodopsinele prezintă un spectru fascinant de culori, inclusiv un tip rar de albastru activat de lumină roșie – un mare avantaj, deoarece lumina roșie penetrează mai adânc și mai puțin invaziv în țesuturi.
O nouă familie de proteine cu proprietăți neobișnuite
Kovalev a utilizat tehnici avansate de biologie structurală și a descoperit că acea caracteristică rară identificată inițial în baze de date este „elementul cheie” al culorii albastre. „Acum că știm ce le conferă nuanța albastră, putem crea versiuni sintetice pentru aplicații diverse,” a explicat cercetătorul.
Cercetătorii au testat criorodopsinele pe celule cerebrale crescute în laborator. Rezultatele au fost neașteptate. Lumina UV a generat curenți electrici în celule. Lumina verde a crescut excitabilitatea acestora, iar lumina UV sau roșie a diminuat activitatea celulară.
„Instrumentele optogenetice capabile să activeze sau să inhibe activitatea electrică celulară ar fi extrem de valoroase în cercetare, biotehnologie și medicină,” a afirmat Dr. Tobias Moser de la University Medical Center Göttingen.
Deși încă nu sunt pregătite pentru utilizări directe, Kovalev subliniază că aceste proteine reprezintă prototipuri excelente pentru dezvoltarea unor noi tehnologii optogenetice.
Un mecanism biologic neexplorat anterior
Folosind spectroscopie avansată, echipa a realizat că criorodopsinele nu doar detectează lumina UV, ci și reacționează mai lent la lumină decât orice altă rodopsină cunoscută – posibil o adaptare care ajută microorganismele să detecteze și să se apere de radiațiile UV nocive.
Mai mult, lângă gena criorodopsinei se află constant o genă necunoscută care <a href="https://www.descopera.ro/sti
