Świetlny przełącznik
Filip Gołębiowski | 2006-01-15
Jonotropowy receptor glutaminy jest kanałem jonowym, który po przyłączeniu glutaminy otwiera się pozwalając na nieselektywny przepływ kationów – Na+, K+ i w mniejszych ilościach Ca2+. Ta bramka dla jonów została zmodyfikowana aby otwierać się jak Sezam przed Alibabą – na każde życzenie. W przypadku tego białka zamiast komendy "sezamie otwórz się" używa się fali świetlnej.
Jonotropowy receptor glutaminy jest białkiem obecnym w układzie nerwowym. Należy on do grupy receptorów bramkowanych ligandem, co znaczy że po jego związaniu do zewnątrzkomórkowej części receptora, ten otwiera się pozwalając kationom wpadać do środka komórki. Efektem jest depolaryzacja błony komórkowej, która rozchodzi się, tworząc to co nazywamy impulsem nerwowym.
Ten kanał jonowy, jak było to wspomniane, jest otwierany przy obecności glutaminy, która wiąże się do właściwej domeny i poprzez oddziaływanie allosteryczne powoduje zmianę konformacji białka na otwartą. Czy jednak dało by się tak zmodyfikować ten “błonowy otwór” by korek otwierał się i zamykał na nasze życzenie?
Ta sztuka udała się naukowcom pracującym w Tokio i Berkeley. Niedawno ukazała się ich praca, na ten temat, w magazynie Nature Chemical Biology. Opisują oni w niej sposób w jaki zmodyfikowali domenę wiążąca ligand jonotropowego receptora glutaminowego.
Dołączyli do niej agonistę receptora (związek który wiążąc się działa jak glutamina, otwierając kanał). Był on przyłączony kowalencyjnie do białka poprzez cząsteczkę azobenzenu. Azobenzen ma tą właściwość, że może występować w dwóch formach – cis i trans. Przejście od bardziej stabilnej formy trans do formy cis zachodzi pod wpływem fali świetlnej o odpowiedniej długości. Powrotna zmiana konformacji może zajść pod wpływem fali świetlnej o innej długości, lub w wyniku relaksacji (swobodnego powrotu do bardziej stabilnej formy).
Naukowcom udało się połączyć receptor, ligand i łącznik w taki sposób, że wywołana falą świetlną zmiana konformacji tego ostatniego prowadzi do przyłączenia się liganda do kieszeni receptora i otworzenia kanału. W ten sposób stworzyli regulowany światłem przełącznik przepływu jonów.
Twórcy uważają, że ich odkrycie może znaleźć zastosowanie nie tylko w biologii lecz także w bioelektronice i nanotechnologii.
Dodatkowe informacje na temat receptorów glutaminianowych można znaleźć na stronie http://www.bris.ac.uk/Depts/Synaptic/info/glutamate.html
Artykuł źródłowy:
Allosteric control of an ionotropic glutamate receptor with an optical switch
Matthew Volgraf, Pau Gorostiza, Rika Numano, Richard H Kramer, Ehud Y Isacoff and Dirk Trauner
Nature Chemical Biology 2, 47-52 (2005)
Komentarze
(L) | 2006-01-25 00:00:00
Duży krok do przodu....z tym azobenzenowym linkerem....
co by nie mówić ale zbliżamy sie do zbudowania pierwszych nanosensorów...b.ciekawy artykuł...