Новости химической науки > начало зрения

Несмотря на долгие годы биохимических исследований и даже съёмку кристаллической структуры, детали процесса, при котором мембранный белок родопсин запускает процесс зрения в качестве реакции на свет, до сих пор оставались неизвестными. Steven O. Smith из Нью-Йоркского Государственного Университета, Stony Brook, сообщил 16 февраля на ежегодном собрании Биофизического Общества в Лонг-Бич, Калифорния, что результаты исследования, проведённого с применением твердотельной спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), начали изливать свет на происходящее.

«Наши результаты не только показали, как именно активируется родопсин, но и то, как это происходит у сходных по строению рецепторов, задействованных в процессе работы сердца и других жизненно важных процессах», сообщил Smith.

Например, сказал он, родопсин может служить моделью для большого семейства структурно неохарактеризованных белков лиганд-активируемых G-протеин-сдвоенных рецепторов (GPCR), чьё участие во многих болезнях было неоднократно продемонстрировано. Предположительно половина существующих сегодня лекарств взаимодействуют с GPCR.

Родопсин содержит связанный с белком светопоглощающий хромофор, известный как ретиналь. Свет переводит цис-изомер ретиналя в транс-, что, в свою очередь, приводит к смене конформации белка, запускающий сложный механизм сигналов, приводящий к зрению. Предыдущий образец для рентгеноструктурного исследования родопсина был получен в неактивном (цис-изомер ретиналя) состоянии. Чтобы выяснить как выглядит фермент в активном состоянии (транс-изомер ретиналя), научная группа Smith’а обратилась к методу твердотельного ЯМР.

твердотельная спектроскопия ЯМР белка родопсина показала, что когда по действием света хромофор цис-ретиналь изомеризуется в транс-ретиналь, вращается одна из его метильных групп, заставляя противоположный конец молекулы заходить в одну из полостей протеина

Сначала группа Smith’а получила молекулу родопсина, содержащую как 13C-меченый ретиналь, там и 13C-меченую аминокислоту, в активном состоянии. Затем, с помощью двумерной твердотельной спектроскопии ЯМР они установили расстояния между этими метками в неактивном, цис-состоянии. После этого, дважды меченая молекула родопсина была подвергнута действию света и ЯМР-эксперимент был повторён с целью выяснить, насколько изменилось это расстояние в активной конформации. Ими было показано, что выводы, сделанные до них, были неверны. Когда под действием света идёт изомеризация цис-ретиналя в транс-ретиналь, вращается только одна из метильных групп ретиналя, заставляя противоположный циклический фрагмент молекулы заходить в один из витков спирали протеина [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 27, 10048 (2004)]. Его движение, в свою очередь, меняет ориентацию двух других витков.

источник: Chemical & Engineering News