Исследованные белки получили название «фитохромы». Они состоят из тысяч атомов и могут рассматриваться как крошечные микроскопические машины. Эти белки содержатся во всех листьях растений, во многих бактериях и грибах. Белки сообщают клетке, день сейчас или ночь, облачно или солнечно.
«Белки фитохромов — это глаза растений и многих бактерий. Теперь мы обнаружили, как бактериальные фитохромы работают на молекулярном уровне», — объясняет Себастьян Вестенхофф с факультета химии и молекулярной биологии Гетеборгского университета.Фитохромы меняются на свету
Для эффективного фотосинтеза листья должны находиться на солнце. Для этого растения должны расти навстречу солнечному свету, а белки фитохромов контролируют этот процесс.
Точно так же бактерии используют фитохромы, чтобы перемещаться в места, где они могут лучше выжить. Белки улавливают свет и сигнализируют клетке растения, сколько света доступно.«Каждый раз, когда фитохромный белок поглощает свет, он деформируется в результате хорошо организованной серии структурных изменений. Мы уже обнаружили ранние структурные изменения два года назад.
Тогда мы использовали укороченный фитохром. Тем временем мы усовершенствовали наши экспериментальные методы и теперь могут изучать полноразмерный белок с помощью биологического активатора, называемого гистидинкиназой.
Это выявило изменение на последней стадии процесса ». — говорит Себастьян Вестенхофф.Новые способы управления клетками
Это открытие расширяет наши представления о том, как работают фитохромы. Это позволяет модифицировать белки, например, для повышения урожайности. Однако новые знания также имеют решающее значение для другой технологии, в которой ученые создают светочувствительные белки для управления организмом с помощью света. Потенциально такие искусственные белки можно использовать для высвобождения лекарств в определенных точках нашего тела, например, в раковых клетках.
«Белки — это молекулярные наномашины, которые контролируют большую часть того, что мы видим в Природе. Расшифровка структуры белков является ключом к пониманию того, как работают машины.
Эти знания также могут быть использованы для модификации или создания новых белков с настраиваемыми функциями», — говорит Себастьян Вестенхофф.Совместные усилияПроект был реализован в сотрудничестве двух групп из Университета Гетеборга и Университета Ювяскюля в Финляндии. Однако требовалось более тесное сотрудничество, и данные для исследования были записаны на экспериментальных объектах во Франции, Швейцарии, Финляндии и США.
«Многочисленные наборы данных необходимо было перекодировать и оценить, пока не был получен надежный и полный результат». — говорит Себастьян Вестенхофф, «но я думаю, что вся тяжелая работа того стоила, потому что теперь мы лучше понимаем, как растения и бактерии видят свет».