Созданы яркие белки-сенсоры для наблюдений за активностью мозга и сердца

МОСКВА, 28 октября. /ТАСС/. Российские исследователи разработали светящиеся молекулярные датчики, которые можно использовать для отслеживания электрические сигналы в клетках мозга и сердечной мышцы. Яркое свечение этих молекул поможет ученым изучать сбои в работе данных органов тела, сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).

"Мы не просто создали еще один улучшенный молекулярный сенсор, а предложили и успешно протестировали новую стратегию их проектирования. Она универсальна и может успешно применяться для решения широкого круга задач в области белковой инженерии", - пояснил профессор Санкт-Петербургского государственного университета (СпбГУ) Михаил Рязанцев, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как отмечают специалисты, ученые в последние несколько десятилетий активно используют различные флуоресцентные белки для "подсвечивания" органов тела и отдельных клеток и изучения протекающих в них процессов. За открытие первой подобной молекулы, белка медуз GFP, была присуждена Нобелевская премия по химии в 2008 году, и за последние десятилетия биологи и химики создали сотни вариаций этой молекулы и похожих на нее пептидов, светящихся как в видимой, так и инфракрасной части спектра.

Особенный интерес представляют светящиеся белки из класса родопсинов, которые способны реагировать на перемены в электрическом потенциале нервных клеток и вырабатывать вспышки свечения при передаче электрических импульсов. Их применение сейчас ограничивается тем, что известные родопсины светятся довольно тускло, и для их возбуждения приходится использовать мощные источники света, которые могут перегревать и повреждать живые ткани.

Ученые разработали подход, который позволил им повысить яркость родопсинов при помощи методов компьютерного моделирования, а также систематического анализа литературных данных о свечении родопсинов

Руководствуясь этой идеей, исследователи модифицировали уже существующий родопсиновый сенсор, построенный на базе белка AR3 бактерии Halorubrum sodomense, и создали на его базе три новых молекулы. Последующие опыты на культурах клеток показали, что все три белка светились при освещении красным светом в полтора раза ярче, чем лучший на сегодняшний день вариант родопсина. В перспективе, это расширит использование этих сенсоров в биомедицине, а также позволит создать флуоресцентные белки с улучшенными характеристиками.