اكتشاف بروتينات زرقاء نادرة تشغل وتوقف خلايا المخ

على مدار الساعة –

تم وصف هذه المجموعة النادرة والغامضة من البروتينات الزرقاء ، والتي تسمى Chraureodopin ، على أنها لا شيء مشابه لأي شيء شهده الباحثون في مختبر الأحياء الجزيئية الأوروبية من قبل.

يعتقد الدكتور كيريل كوفالف ، عالم البيولوجيا الهيكلية ، أنه يمكن استخدام عوامل التجزئة النماذج الأولية لمفاتيح التشغيل والتوقف الجزيئي في الخلايا.

وفقًا لـ “Interting Enegering” ، تعمل KovalV لسنوات في دراسة Rhodopsinat – وهي إضاءة حساسة تتحول الضوء إلى إشارات كهربائية ، لكن الاكتشاف الجديد كان مفاجأة لذلك.

جاء الاكتشاف أثناء تصفح قواعد بيانات البروتين عبر الإنترنت. حيث صدم عندما يتم ملاحظة ميزة غير مألوفة شائعة في الميكروبات الرودوبلاستيت الموجودة فقط في بيئات باردة جدًا.

بالنظر إلى أهمية بقائها على قيد الحياة في البرد ، فقد تساءل عن ذلك كان مصادفة ، وكان يطلق عليه “Crureodopsin”.

نظرًا لأن اللون هو ميزة مميزة لرودوبسين ، ومعظمها من الوردي البرتقالي ، ويتم تنشيطه مع الضوء الأخضر والأزرق ، كان Kovalv حريصًا على دراسة المتغيرات المكتشفة حديثًا.

الأزرق والأحمر

لمفاجأته ، كشف Croodopopins عن مجموعة مذهلة من الألوان ، بما في ذلك اللون الأزرق المطلوب للغاية ، والذي يتم تنشيطه مع الضوء الأحمر الذي يخترق الأنسجة بعمق أكبر وبطريقة غير جراحية.

من خلال تطبيق التقنيات المتقدمة باستخدام تقنيات البيولوجيا الهيكلية ، اكتشف Kovalif أن سر لونه الأزرق يكمن في نفس الميزة الهيكلية النادرة التي راقبتها في البداية في قواعد بيانات البروتين.

وأوضح: “الآن بعد أن فهمنا ما الذي يجعله أزرق ، يمكننا تصميم رودوبوسين الأزرق الاصطناعي المصمم لتطبيقات مختلفة.”

تطبيقات على الدماغ

ثم اختبر فريق البحث بروتينات الكروميروبين في خلايا الدماغ المزروعة ، ووجد أن التعرض لأشعة الأشعة فوق البنفسجية يحفز التيارات الكهربائية داخل الخلايا. وعندما تضاء الخلايا مع الضوء الأخضر ، زادت الإثارة.

في الوقت نفسه ، يتم تقليل الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء الأحمر من الإثارة.

وقال الدكتور توبياس موسر ، زعيم مجموعة في المركز الطبي الجامعي في غوتنغين: “الأدوات البصرية الوراثية الجديدة التي تنشط وتقلل من النشاط الكهربائي للخلية هي بكفاءة ، مفيدة للغاية في البحث والتكنولوجيا الحيوية والطب”.

طب البصريات الوراثية

على الرغم من قدراتها ، قال Kovalv أن بروتينات Chrioodopin ليست جاهزة لاستخدامها كأدوات الآن. لكنه أكد أنه نموذج أولي ممتاز ، “يمكن تصميمه لتصبح أكثر فعالية في البصريات الوراثية”.

اكتشف الفريق أن بروتينات كرودوبوبين لا تكتشف فقط الإشعاع فوق البنفسجي ، ولكن أيضًا الاستجابة للضوء الأبطأ من أي بروتين معروف آخر.

يشير هذا إلى أنه قد يساعد الميكروبات في توعية الأشعة فوق البنفسجية الضارة والاستجابة لها ، والتي تعد ميزة نادرة للبروتينات ذات الصلة.

باستخدام أداة Alphafold AI ، توقع الفريق أن 5 نسخ من البروتين الصغير تشكل حلقة وتفاعل مع ChoroDopsin داخل الخلية.

يعتقد الباحثون أنه عندما يستشعر Croornrobopsen أشعة الأشعة فوق البنفسجية ، يتم فصل البروتين الصغير لنقل الإشارة إلى عمق الخلية. إنها آلية مثيرة للتواصل بين الخلايا.

لدراسة بروتين Crowrodopin مع هذه الدقة ، استخدم الفريق نهجًا هيكليًا بيولوجيًا ، هيكليًا ، رباعي ، يجمع بين بلورات الأشعة السينية ، المجهر الإلكتروني عن طريق التبريد ، وتقنيات تحفيز الضوء.

وقال كوفاليف: “نعتقد أن بروتين Cruurobopsin قد طور خصائصه الفريدة ليس بسبب البرد ، ولكن للسماح للميكروبات بتوعية الأشعة فوق البنفسجية ، والتي قد تكون ضارة لهم”.

“في البيئات الباردة ، مثل قمم الجبال ، تتعرض البكتيريا للأشعة المنومة السميكة.” ويعتقد أن بروتين crowrodopoposin يساعد في تنشيط الاستجابات الوقائية.