Ученые из университетов Вюрцбурга и Билефельда в Германии обнаружили необычный датчик света в зеленых водорослях. Датчик вызывает реакцию, похожую на реакцию человеческого глаза.
Как и наземные растения, водоросли используют солнечный свет в качестве источника энергии. Многие зеленые водоросли активно передвигаются в воде, могут подплывать к свету или удаляться от него. Для восприятия света используются специальные датчики (фоторецепторы).
В этой репродуктивной клетке многоклеточной водоросли Volvox новый датчик освещенности 2c-cyclop был маркирован флуоресценцией. Он проявляется в мембранах и вокруг ядра.
Многолетние поиски этих световых датчиков в водорослях привели к первому успеху в 2002 году, когда были обнаружены и охарактеризованы два так называемых channelrhodopsins. Эти ионные каналы поглощают свет, затем открываются и транспортируют ионы. Они были названы в честь визуальных пигментов людей и животных, родопсинов.
Теперь известен третий глаз у водорослей: исследователи обнаружили новый датчик света с неожиданными свойствами.
Для ученых оказалось сюрпризом то, что новый фоторецептор не активируется светом, а тормозится. Недавно обнаруженный датчик регулируется светом и молекулой АТФ. Такие двухкомпонентные системы уже хорошо известны бактериям, но не более развитым клеткам.
Исследователи назвали новый фоторецептор двухкомпонентной циклазой опсина, сокращенно 2c-cyclop. Они нашли его в двух зеленых водорослях: в одноклеточной водоросли Chlamydomonas reinhardtii и в многоклеточной водоросли Volvox carteri.
Ученым удалось раскрыть природу этих фоторецепторов, которые так долго ускользали от расследования. Интересно видеть, что у простых зеленых водорослей развились многодоменные белки, которые выполняют сложные внутримолекулярные каскадные реакции и которые даже контролируются светом.
До сих пор никто не мог продемонстрировать функцию этих световых датчиков. Только исследовательским группам из Билефельда и Вюрцбурга это удалось. Они установили новый родопсин в яйцеклетке лягушки Xenopus laevis и в клетках сферической водоросли Volvox carteri.
Специалисты считают, что датчик света 2c-Cyclop открывает новые возможности для оптогенетики. С помощью этой методики на активность живых тканей и организмов могут влиять световые сигналы. С помощью оптогенетики уже выяснены многие основные биологические процессы в клетках.
Например, она позволила по-новому взглянуть на механизмы болезни Паркинсона и других неврологических заболеваний. Она также привнесла новые идеи в лечение таких болезней, как аутизм, шизофрения, депрессия или тревожные расстройства.
