Новый белок – ранее не известный вид родопсина, зрительного пигмента, который содержится в сетчатке глаза рыб, животных и людей. Новый вид ученые обнаружили в ДНК одноклеточных микроорганизмов на дне Тивериадского озера – пресноводного озера на северо-востоке Израиля, известного также как Галилейское море, или озеро Кинерит. Подобная находка – первая с 1971 года.

Светочувствительные белки используют многие организмы. Большинство растений, к примеру, во время фотосинтеза поглощают солнечный свет с помощью хлорофилла. Зеленый пигмент помогает преобразовать солнечную энергию в энергию химических связей. У животных работает другой белок – зрительный пигмент родопсин, который также называют зрительным пурпуром. Этот пигмент, связанный с альдегидом витамина А, при взаимодействии со светом обеспечивает функцию зрения. Наиболее изученная из всех разновидность родопсина «встроена» в клетки-палочки сетчатки наших глаз: с ее помощью мы можем видеть в темноте. А другая форма родопсина помогает микроорганизмам организмам, таким как одноклеточные водоросли и бактерии, поглощать свет, чтобы превратить его в химическую энергию – подобно хлорофиллу в клетках растений.

Этот второй тип родопсина исследователи надеялись обнаружить, когда собирали образцы ДНК водных одноклеточных организмов со дна Галилейского моря. Чтобы проверить, есть ли у этих организмов родопсин, ученым нужно было бы вырастить их в лабораторных условиях. Однако такую процедуру невозможно провести для всех микроорганизмов. Поэтому исследователи вживили собранные образцы ДНК в бактерию Escherichia coli (кишечную палочку). Затем в нее «впрыснули» витамин А и увидели, что бактерия окрасилась в фиолетовый цвет – яркий признак присутствия родопсина. Сравнив ДНК этого белка с существующей базой генетических данных родопсина, исследователи обнаружили, что имеют дело с совершенно новым семейством зрительного пурпура.

Новая форма светочувствительного пигмента получила название гелиородопсин (Heliorhodopsin) – в честь Гелиоса, бога солнца в древнегреческой мифологии. Пока что ученые мало знают о том, какую роль выполняет гелиородопсин. Предположительно, он не запускает процесс фотосинтеза, а «передает» информацию о степени освещенности. Но что-то исследователям известно наверняка. Они обнаружили, что новый белок широко распространен в природе, он встречается в организмах, которые обитают не только в Тивериадском озере, но и в других крупных пресноводных и морских водоемах. Его используют водоросли, бактерии и даже некоторые вирусы. 

Новое открытие поможет исследователям лучше понять, как микроорганизмы чувствуют свет, а также может привести к разработке новых устройств хранения данных и совершенствованию оптогенетики – методики изучения нервных клеток, в которые встраивают гены, чьей активностью управляют под воздействием света. Но сначала ученые должны ответить на многие вопросы об основных принципах работы гелиородопсина. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. 

Напомним, что в 1971 году ученые из США и ФРГ открыли другое семейство родопсина – бактериородопсин. По строению этот белок похож на родопсин млекопитающих.