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科学家揭示病毒视紫红质的结构

得益于MIPT毕业生和博士学位的研究,已经确定了有机湖植物藻状病毒视紫红质II(OLPVRII)的结构,该结构是在巨型病毒基因组中发现的独特蛋白质。学生们。该论文发表在《自然通讯》上。

科学家揭示病毒视紫红质的结构

该研究是许多MIPT校友合作的结果。德米特里·布拉塔诺夫(Dmitry Bratanov)就在其中。德米特里目前在德国尤里希研究中心的复杂系统研究所(ICS-6)工作,他说尽管病毒视紫红质是几年前首次在所谓的巨型病毒中发现的,但它们的结构,功能和生物学特性到目前为止,作用还不清楚。

巨型病毒是非常大的病毒,具有典型细菌的大小。它是如此之大,以至于在光学显微镜下可见。巨型病毒感染绿藻,绿藻产生氧气并帮助维持世界海洋的自然生态平衡。因此,从环境的角度来看,巨型病毒具有相当大的研究兴趣。

Dmitry解释说:“在这项工作中,我们破译了OLPVRII的高分辨率结构,在功能上表征了该蛋白,并表明它不仅在晶体中而且还在脂质膜中形成五聚体。” “这绝非易事。必须进行大量实验,其中一些实验我们使用了先进的技术和设备。我们所取得的成就是国际科学家小组辛勤工作的结果。”

先前已经在一些其他视紫红质中观察到了这种五聚体结构,例如在光驱动钠泵KR2中。但是,使OLPVRII结构独特的原因是它的中心有一个不寻常的孔(请参见图1)。其功能仍然未知。

该论文和博士学位的合著者基里尔·科瓦列夫(Kirill Kovalev)说:“我们认为孔可能是一个离子通道,很可能是氯离子的通道。” MIPT的学生。

离子通道是蛋白质,它们为离子流过细胞膜创造了一条被动途径。这些通道通常在黑暗中关闭,这意味着离子无法移入或移出池。在光敏通道的情况下,它们会响应光吸收而打开,从而使离子沿着浓度梯度向下流动。换句话说,离子朝着使细胞内外离子浓度均匀的方向移动。

光敏通道的典型示例是通道视紫红质2。它在绿藻莱茵衣藻中发现,被广泛用作光遗传学工具。至于OLPVRII,研究人员认为,这可能是有史以来发现的第一个五聚体光门控离子通道,正如确定的结构和分子模拟所暗示的那样。

Kirill Kovalev指出:“但是,OLPVRII的通道活性尚未得到证实。我们将继续进行研究,并肯定会发现为什么这种不寻常的视紫红质是由自然界产生的。也许它可以帮助宿主继续生活-当细胞被病毒感染或可能是传感器时,维持功能。”

也就是说,研究病毒视紫红质的结构为它的功能提供了一些启示。结果表明,OLPVRII与大多数其他视紫红质一样,起质子泵的作用。研究人员说,但这不太可能是其主要功能。其主要目的还有待研究和证明。

“如果我们证明这种病毒视紫红质实际上是一个离子通道,它将成为光遗传学和生物医学应用中的重要工具,”论文的合著者Valentin Gordeliy说,他是格勒诺布尔和研究中心Juelich。Valentin还是MIPT衰老和与年龄相关疾病的分子机制研究中心的研究协调员。

研究人员说,由于其五聚体结构的优点,该新工具的性能将优于所有同类工具:您可以通过遗传方法轻松操纵蛋白质的特性,以及可能在中央孔中循环流动的高电流。

为了享有优先利用其发明的权利,该论文的作者已经提交了一项关于在病毒遗传学领域中使用病毒视紫红质OLPVRII的专利申请。

光遗传学是生物物理学的一个分支,它利用光来控制活生物体中的细胞。正如已经证明的那样,光遗传学可以用于恢复视力和听力损失,帮助控制神经系统疾病患者的运动,以及治疗患有帕金森氏症和阿尔茨海默氏病的人。

根据Valentin Gordeliy的说法,MIPT具有进行病毒视紫红质功能的详细研究所需的所有必要设备。该小组将继续他们对OLPVRII的研究,这对生物学,进化科学,光遗传学和生态学具有重要意义。

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