Как клетки используют молекулярные моторы, чтобы избегать яркого света

Одноклеточные водоросли и сперматозоиды животных эволюционно далеки друг от друга, но плавают одинаково — с помощью волнообразных движений ресничек или жгутиков. Движение обеспечивают молекулярные моторы — сложные белковые комплексы, создающие силу при изменении формы. Моторные белки связаны с внутренним цитоскелетом клетки из микротрубочек; сила от мотора заставляет микротрубочки скользить, двигая жгутиками и продвигая клетку.

Команда под руководством профессора Кадзуо Инба из Университета Цукубы в сотрудничестве с учёными из Университета Осаки, Токийского технологического института и Института Пауля Шеррера описала новый белок, тесно связанный с одним из классов моторов — динеинами. Результаты опубликованы в Science Advances.

Учёные выделили комплексы молекулярных моторов из сперматозоидов морского беспозвоночного — асцидии Ciona intestinalis. Среди компонентов они обнаружили новый белок, родственный белку с функцией синего светочувствительного сенсора — BLUF. Его назвали «DYBLUP» (dynein-associated BLUF protein). Сравнение генетических последовательностей показало, что DYBLUP консервативен в эволюции у широкого круга организмов — от некоторых грибов и водорослей до животных (но отсутствует у членистоногих и высших растений).

Работая с одноклеточной водорослью Chlamydomonas, команда с помощью мощной электронной микроскопии показала, что DYBLUP является частью молекулярной «привязи», связывающей моторный белок с микротрубочками.

Затем они продемонстрировали, что DYBLUP также участвует в регуляции мотора в ответ на свет. Клетки Chlamydomonas обычно плывут к тусклому синему свету, но уплывают от яркого синего света, который повреждает клетки. Мутантные клетки водорослей, лишённые DYBLUP, в тусклом синем свете вели себя как нормальные. Изначально они избегали яркого синего света, но со временем привыкали к нему и затем сильно к нему притягивались.

«Мы открыли новую особенность молекулярных моторов, — говорит профессор Инба, автор-корреспондент. — DYBLUP не только широко консервативен у разных видов, но и вовлечён в реакции на свет. В мутантных клетках Chlamydomonas без белка DYBLUP связь между мотором и цитоскелетом частично нарушена, что приводит к неконтролируемому биению жгутиков и изменённому поведению клетки в синем свете».

«Как функция, так и эволюция DYBLUP увлекательны, — продолжает профессор Инба. — Более глубокое понимание этого белка может также открыть путь к новым технологиям управления молекулярными моторами, возможно, с использованием света в качестве триггера».