Биология

Ученые описали превращение зеленого флуоресцентного белка в красный

Caleb Foster/Science Photo Library/Getty Images/Indicator.Ru

Российские ученые изучили фотоконверсию зеленого флуоресцентного белка (GFP) в красную форму. Полученные данные имеют большое значение для развития биосенсоров, а также для лучшего понимания эволюции флуоресцентных белков. Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers of Molecular Biosciences.

Группа ученых из Сколковского института науки и технологий, Института биоорганической химии РАН и МГУ описала промежуточные спектральные состояния в ходе фотоконверсии — превращения под действием света — GFP из зеленой в красную форму. Компьютерное моделирование позволило исследователям предложить структуры состояний хромофора — части молекулы, отвечающей за цвет, — и впервые детально описать молекулярный механизм трансформации белка.

Модель промежуточного состояния хромофора и его взаимодействия с белковым окружением в ходе анаэробной фотоконверсии GFP

Frontiers in Molecular Biosciences

«Во-первых, окислительно-восстановительные фотоконверсии ответственны за быстрое фотовыцветание GFP при микроскопии — один из важнейших лимитирующих факторов практического использования GFP. Во-вторых, интенсивность фотоконверсии может служить показателем состояния клетки — насыщенности кислородом и окислительного стресса, возникающего при избытке активных форм кислорода. Наконец, это может служить ключом к пониманию первичных функций предков GFP-подобных белков. Ведь они возникли на очень ранних этапах эволюции царства животных, когда ни у кого вокруг не было глаз для обнаружения флуоресценции. Следовательно, флуоресцентные белки тогда выполняли другие, “базовые”, функции, например функцию защиты от избыточного солнечного света или перенос электронов», — подчеркивает один из исследователей, профессор Центра наук о жизни Сколтеха Константин Лукьянов.

GFP впервые был обнаружен у медузы и вызвал настоящую технологическую революцию в биологии. Он стал первой флуоресцентной меткой, кодируемой генетически, и позволил изучить и визуализировать множество клеточных процессов. Еще в 1997 году было замечено, что в бескислородной среде под действием света зеленый белок становится красным. Это стало первым свидетельством того, что флуоресцентный белок может проявлять красную флуоресценцию. Однако до этой работы механизм фотоконверсии не был изучен из-за неустойчивости продуктов превращения, мешающей применить стандартные подходы для прямого определения структуры.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.