Вести с полей. «Оптогенетика 2025+»: белковая инженерия микробных родопсинов

Для разработки оптогенетических инструментов протезирования сетчатки используют микробные родопсины. Это светочувствительные белки, которые могут помочь сделать нервные клетки, изначально не реагирующие на освещение, восприимчивыми к нему. На конференции «Оптогенетика 2025+» был представлен доклад о современных исследованиях микробных родопсинов и способах улучшения свойств этих белков.

Микробные родопсины — одни из самых популярных инструментов в оптогенетике, особенно для задач протезирования сетчатки. Первые исследования в этой области проводились на белке родопсине одноклеточной зеленой водоросли Chlamydоmonas. Затем начали использовать родопсины других микроводорослей и животных, которые обладают большей светочувстительностью. Чтобы получить белки с комбинированными свойствами, ученые стали создавать химеры. Например, в родопсин бактерии Gloeobacter вводили фрагменты бычьего родопсина. Сейчас исследование микробных родопсинов продолжается, и одно из важных направлений работы с ними — оптимизация методом белковой инженерии.

Лада Петровская, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории инженерии белка ИБХ РАН, рассказала о своем опыте работы с ксантородопсином — протонным насосом, особенность которого состоит в том, что он содержит пигмент каротиноид. Каротиноид работает в качестве светособирающей антенны, и его присутствие расширяет спектр длин волн, которые способен поглощать белок.

Авторы получили очищенный ксантородопсин с помощью системы экспрессии в клетках кишечной палочки (Escherichia coli). Очищенный белок использовали, чтобы получить ряд его модификаций, однако ксантородопсин оказался нестабильным — спустя некоторое время он терял свои свойства. Чтобы повысить стабильность белка, исследователи создали химерный белок. Для этого небольшой фрагмент исходного ксантородопсина заменили на аналогичный фрагмент другого белка-родопсина. Такие химеры действительно оказались стабильнее, более того, они показали лучшую эффективность транспорта протонов.

«Поиск новых микробных родопсинов, то есть исследование их разнообразия, и оптимизация этих белков — перспективное направление в оптогенетике, которое, безусловно, нужно развивать», — подытожила Лада Петровская.

Всероссийская конференция «Оптогенетика 2025+» с международным участием проводится Институтом эволюционной физиологии и биохимии им. И. Сеченова РАН в Санкт-Петербурге в рамках крупного научного проекта № 075-15-2024-548.

Текст: Виталина Власова