Изучено превращение зеленого флуоресцентного белка в красный

Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers of Molecular Biosciences. Зеленый флуоресцентный белок (GFP), изначально найденный у медузы, спровоцировал настоящую технологическую революцию в биологии, став первой меткой, кодируемой генетически, и позволивший изучить и визуализировать множество клеточных процессов.

Еще в 1997 году заметили, что в бескислородной среде под действием света зеленый белок становится красным. Это было первое свидетельство того, что флуоресцентный белок может проявлять красную флуоресценцию. Однако механизм этой фотоконверсии так и не был изучен, в связи с неустойчивостью продуктов превращения, мешающей применить стандартные подходы для прямого определения структуры, например, рентгеноструктурный анализ.

В своей последней работе группа ученых из Сколтеха, Института биоорганической химии РАН и МГУ охарактеризовали промежуточные спектральные состояния в ходе фотоконверсии GFP из зеленого в красное состояние. Компьютерное моделирование позволило предложить структуры соответствующих состояний хромофора (части молекулы, отвечающей за цвет) и впервые сформулировать детальный молекулярный механизм фотоконверсии.

По словам профессора Центра наук о жизни Сколтеха Константина Лукьянова, изучение фотоконверсий имеет прикладное значение: «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 окислительном стрессе, возникающем 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». 

Сколтех

397 статей

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.

Показать больше