МОСКВА, 20 октября. /ТАСС/. Молекулярные биологи из Европы разработали оптогенетический подход, который позволяет управлять работой важнейшего класса мембранных белков в нейронах и клетках сердечной мышцы при помощи вспышек света. Это ускорит изучение механизмов развития болезней мозга и сердца и разработку терапий от них, пишут исследователи в статье, опубликованной в научном журнале Science Signaling.
"Семиспиральные белки играют важную роль в регуляции сердечного ритма, возбудимости нейронов и передаче сигналов между клетками мозга, и нарушения в их работе уже ранее связывались с развитием аритмии, психических заболеваний и эпилепсии. Появление у нас способности управлять их активностью открывает дорогу для создания новых стратегий по восстановлению нормальной работы этих белков", - говорится в публикации.
Как отмечают авторы этой разработки, профессор Рурского университета в Бохуме Штефан Эрлитце и его коллеги, семиспиральные белки представляют собой один из классов белковых молекул, встроенных в мембраны клеток. Они устроены таким образом, что способны соединяться с определенными типами сигнальных молекул во внеклеточной среде и передавать сигнал об их наличии внутрь клетки. Значительное число болезней порождается сбоями в работе этих белков.
Изучению механизмов работы семиспиральных белков и их взаимодействий с лекарствами и биомолекулами мешает то, что структура данных молекул во многом зависит от того, как именно они встроены в оболочку клеток. Кроме того, данные белки достаточно сложно производить и выделять из клеток в том виде, в котором их можно использовать для проведения исследований, из-за чего ученым удалось полностью изучить лишь небольшое число этих рецепторов.
Профессор Эрлитце и его коллеги обошли эту проблему, разработав подход, который позволяет управлять работой семиспиральных белков в нервных клетках и мускульных клетках сердца при помощи оптогенетики - подхода, за создание которого в начале октября была вручена Нобелевская премия по физиологии и медицине. Опираясь на эти идеи, биологи из Европы создали вариацию гена GIRK1, одного из "стройблоков" семиспиральных белков, встроив в него ключевую часть меланопсина - светочувствительного белка, отвечающего за работу "биочасов" млекопитающих.
Введение этой вариации GIRK1 в нервные и сердечные клетки при помощи генной терапии заставляет их производить семиспиральные белки, которые можно принудительно активировать при помощи вспышек синего света или же подавлять их работу при помощи импульсов желтого света. Это позволяет гибко управлять работой мембранных белков, что уже в ближайшие годы позволит биологам изучить их функции, а также разработать терапии, позволяющие корректировать сбои в их работе при помощи вспышек света, подытожили профессор Эрлитце и его коллеги.