Ученые Мичиганского государственного университета смогли создать на основе ретиналя оптический пигмент, который поглощает глубокий красный цвет с длиной волны на 100 нанометров больше, чем видит человеческий глаз. Работа опубликована в журнале Science, а ее краткое содержание приводится там же в редакционной статье, а также на сайте Nature.

Авторы исследования изучали механизмы, лежащие в основе различий в спектре поглощения зрительных белковых пигментов с разной специфичностью. В их составе за поглощение света отвечает одно и то же соединение – ретиналь (ковалентно присоединенный к белку витамин А), но в комплексе с разными белками (опсинами) ретиналь имеет разные максимумы поглощения.

Так, пигменты синего, зеленого и красного цвета поглощают с максимумами в районе 420, 530 и 560 нанометров.

Чтобы прояснить, как именно аминокислотное окружение белка влияет на спектр поглощения ретиналя, ученые создали набор мутантных протеинов, где это окружение было изменено. Для упрощения процесса авторы работали не с самим опсином, а с белком-транспортером ретинола hCRBPII.

Оказалось, что

заменив во внутренней стороне «ретинального кармана» белка всего несколько аминокислот, можно существенно изменить спектр поглощения пигмента.

Так, авторам удалось сдвинуть максимум поглощения красного пигмента до 644 нанометров и заставить его поглощать невидимую человеку часть спектра. При возникновении подобных мутаций в опсине, люди, обладающие такими пигментами, воспринимали бы существенно больше оттенков красного, чем это возможно сейчас.

Различными пигментами на основе ретиналя обладают не только позвоночные, но даже одноклеточные водоросли. Совмещенные с ионными каналами пигменты последних используются, например, в оптогенетике для выборочной активации светом отдельных нейронов.