Рифообразующие кораллы используют неизвестный механизм с хлоридом для «видения» видимого света
Исследователи из Высшей школы науки Осакского столичного университета обнаружили уникальный механизм светочувствительности у рифообразующих кораллов. Светочувствительные белки опсины используют ионы хлорида (Cl-), чтобы переключаться между чувствительностью к ультрафиолетовому (УФ) и видимому свету в зависимости от pH окружающей среды.
Исследование опубликовано в eLife.
- Проблема: Зрение животных основано на опсинах, которые используют молекулу ретиналь для поглощения света. Однако сам по себе ретиналь поглощает только УФ-свет. Чтобы видеть видимый свет, ретиналь связывается с опсином, образуя светочувствительный пигмент через шиффово основание. Эта связь имеет положительный заряд, который обычно стабилизируется отрицательно заряженной аминокислотой (контрионом).
- Открытие: Опсины кораллов группы ASO-II (антозой-специфичные опсины II) не имеют типичных аминокислот-контрионов. Вместо этого они используют хлорид-ионы из окружающей среды. Это первый известный случай, когда опсин использует неорганические ионы таким образом.
- Механизм: Хлорид-ионы стабилизируют шиффово
основание слабее, чем аминокислоты. Это позволяет опсину обратимо
переключаться между чувствительностью к видимому свету и УФ-свету в
зависимости от pH:
- При низком pH (больше протонов) шиффово основание протонировано, имеет положительный заряд, стабилизируется хлоридом и поглощает более длинные волны (видимый свет).
- При высоком pH (меньше протонов) шиффово основание депротонировано и поглощает УФ-свет.
- Экологическая роль: Кораллы живут в симбиозе с водорослями, фотосинтез которых изменяет pH внутри клеток коралла. Это переключение чувствительности опсина может позволять кораллам адаптировать световосприятие к активности фотосинтеза водорослей.
- Перспективы: Опсин ASO-II коралла Acropora tenuis регулирует ионы кальция светозависимым образом. Это указывает на его потенциальное применение в качестве оптогенетического инструмента, чья спектральная чувствительность меняется с pH.
