得益于MIPT畢業(yè)生和博士學位的研究，已經(jīng)確定了有機湖植物藻狀病毒視紫紅質(zhì)II(OLPVRII)的結構，該結構是在巨型病毒基因組中發(fā)現(xiàn)的獨特蛋白質(zhì)。學生們。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尤里希研究中心的復雜系統(tǒng)研究所(ICS-6)工作，他說盡管病毒視紫紅質(zhì)是幾年前首次在所謂的巨型病毒中發(fā)現(xiàn)的，但它們的結構，功能和生物學特性到目前為止，作用還不清楚。

巨型病毒是非常大的病毒，具有典型細菌的大小。它是如此之大，以至于在光學顯微鏡下可見。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)境的角度來看，巨型病毒具有相當大的研究興趣。

Dmitry解釋說：“在這項工作中，我們破譯了OLPVRII的高分辨率結構，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。必須進行大量實驗，其中一些實驗我們使用了先進的技術和設備。我們所取得的成就是國際科學家小組辛勤工作的結果。”

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構，例如在光驅動鈉泵KR2中。但是，使OLPVRII結構獨特的原因是它的中心有一個不尋常的孔(請參見圖1)。其功能仍然未知。

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

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

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工具。至于OLPVRII，研究人員認為，這可能是有史以來發(fā)現(xiàn)的第一個五聚體光門控離子通道，正如確定的結構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。我們將繼續(xù)進行研究，并肯定會發(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-當細胞被病毒感染或可能是傳感器時，維持功能。”

也就是說，研究病毒視紫紅質(zhì)的結構為它的功能提供了一些啟示。結果表明，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，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)實際上是一個離子通道，它將成為光遺傳學和生物醫(yī)學應用中的重要工具，”論文的合著者Valentin Gordeliy說，他是格勒諾布爾和研究中心Juelich。Valentin還是MIPT衰老和與年齡相關疾病的分子機制研究中心的研究協(xié)調(diào)員。

研究人員說，由于其五聚體結構的優(yōu)點，該新工具的性能將優(yōu)于所有同類工具：您可以通過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)流動的高電流。

為了享有優(yōu)先利用其發(fā)明的權利，該論文的作者已經(jīng)提交了一項關于在病毒遺傳學領域中使用病毒視紫紅質(zhì)OLPVRII的專利申請。

光遺傳學是生物物理學的一個分支，它利用光來控制活生物體中的細胞。正如已經(jīng)證明的那樣，光遺傳學可以用于恢復視力和聽力損失，幫助控制神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者的運動，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的說法，MIPT具有進行病毒視紫紅質(zhì)功能的詳細研究所需的所有必要設備。該小組將繼續(xù)他們對OLPVRII的研究，這對生物學，進化科學，光遺傳學和生態(tài)學具有重要意義。