Учёные впервые восстановили структуру белков, отвечающих за цветное зрение человека

Международный коллектив биологов и физиологов впервые восстановил трёхмерную конфигурацию трёх светочувствительных белков человеческой сетчатки — молекул, которые позволяют различать красный, зелёный и синий цвета. Итоги работы, выполненной специалистами из Китая, Германии и Австралии, опубликованы в журнале Science.

В глазу человека существуют три разновидности колбочек, каждая из которых несёт свой вариант опсина — светочувствительного белка. Когда фотон попадает на такую молекулу, она перестраивается и запускает каскад биохимических реакций, итогом которых становится электрический импульс, направляющийся к мозговым центрам обработки зрительной информации. Именно эту переходную, активную форму опсинов и удалось заснять в деталях.

Авторы исследования обнаружили, что в возбуждённом состоянии тройка опсинов демонстрирует гораздо более выраженные структурные различия, чем предполагалось ранее. Эти расхождения объясняют, почему каждый тип колбочек настроен на свой участок спектра: один улавливает длинные волны, другой — средние, третий — короткие. Профессор Тревор Лэмб из Австралийского национального университета обратил внимание на ещё один важный нюанс: скорость включения и выключения опсинов критически важна для дневного зрения. Именно быстродействие этих молекул позволяет глазу фиксировать мельчайшие детали и корректно оценивать цвет даже быстро движущихся объектов.

Полученные данные открывают новые перспективы для изучения наследственных патологий сетчатки и поиска способов их коррекции. Кроме того, знание точной атомной архитектуры опсинов может помочь в разработке препаратов, влияющих на функционирование фоторецепторов на молекулярном уровне. Человеческий глаз способен распознавать примерно десять миллионов цветовых оттенков — это достигается за счёт комбинированного сигнала от трёх типов колбочек. Однако при падении освещённости эстафету перехватывают палочки — другой класс рецепторов, почти нечувствительных к цвету. Именно поэтому в сумерках мир вокруг нас кажется лишённым красок и воспринимается в градациях серого.

Открытие атомной структуры опсинов — это не просто шаг вперёд в понимании того, как мы видим мир. Это также ключ к пониманию того, как возникают нарушения цветового зрения и как с ними можно бороться. Возможно, в будущем на основе этих данных будут разработаны методы лечения дальтонизма и других заболеваний сетчатки. Кроме того, понимание работы этих молекул может помочь в создании искусственных фоторецепторов для восстановления зрения у людей с тяжёлыми нарушениями. Каждый новый шаг в изучении зрения — это шаг к тому, чтобы понять, как наш мозг интерпретирует окружающий мир, и, возможно, когда-нибудь мы сможем не только лечить, но и улучшать человеческое зрение, открывая новые грани восприятия реальности.