Безглазые черви научились пробовать ультрафиолет на вкус

Круглые черви вида Caenorhabditis elegans, частый объект лабораторных исследований, не имеют глаз, но очень чутко реагируют на ультрафиолетовое излучение благодаря белку LITE-1. Это же вещество активно поглощает фотоны, что делает его кандидатом на включение в состав солнцезащитных кремов. Самое интересное, что LITE-1 по строению не похож на другие белки-фоторецепторы, зато очень близок к вкусовым рецепторам. Статья о его исследовании опубликована в Cell.

Необычную роль LITE-1 открыли в 2008 году. Тогда стало понятно, что черви Caenorhabditis elegans стараются избегать мест, на которые падает ультрафиолетовое излучение. Черви с мутациями, нарушающими работу этого белка, не уползали из "зоны действия" ультрафиолета. Однако исследование структуры LITE-1 показало, что этот белок больше всего похож на вкусовые рецепторы позвоночных, в том числе и человека. При этом клетки млекопитающих не вырабатывают LITE-1.

Исследователи предположили, что необычный белок "чувствует" не само ультрафиолетовое излучение, а скорее изменение содержания ряда химических веществ, им вызванное. Например, жёсткий ультрафиолет запускает образование активных форм кислорода, и LITE-1, как и другие рецепторы вкуса, способен обнаруживать наличие таких веществ вблизи себя. Однако подобное обнаружение требует сравнительно много времени в масштабе микромира — десятые доли секунды. Если бы LITE-1 воспринимал ультрафиолет как настоящий фоторецептор, он бы активировался практически мгновенно (через тысячные доли секунды) после попадания на молекулу белка фотонов ультрафиолетового излучения.

Серия экспериментов показала, что между попаданием фотона на молекулу рецептора и его активацией (её определяли по изменению пространственной конфигурации белка) проходит минимальное количество времени. Это означает, что LITE-1 воспринимает именно ультрафиолет, а не побочные продукты его воздействия.

Чувствительность LITE-1 к фотонам сравнивали с аналогичным параметром для распространённых среди животных и растений фоторецепторных белков — опсинов и криптохромов. Оказалось, что для активации рецептору червя требуется в 10, а то и в 100 раз меньше фотонов, чем белкам из названных групп. К тому же, LITE-1 эффективнее поглощает фотоны ультрафиолетового излучения. Высокая чувствительность этого белка к ультрафиолету и способность поглощать потенциально опасные фотоны делают LITE-1 вероятным компонентом средств для безопасного загара в будущем.