Искусственный пигмент способен поглощать излучение в невидимой для палочек сетчатки глаз части спектра.

Искусственный пигмент: хромофор в центре белковой структуры
Красное полотно Марка Ротко «Без имени. №17» (1961 г.) в 2011 г. было продано на аукционе Christie’s за 33,7 млн долларов

Исследование американских ученых из группы Бабака Борхана (Babak Borhan) было посвящено механизмам работы светочувствительных пигментов нашего глаза. Пытаясь в деталях разобраться с тем, как и почему они поглощают свет определенных длин волн, авторы обратились к ключевому из них — родопсину, пигменту светочувствительных палочек сетчатки, включающему белковую основу и хромофорную группу — небольшую органическую молекулу.

Действуют они вместе: хромофор поглощает фотон излучения и меняет структуру белка, а изменение его структуры передает сигнал другим белкам светочувствительной клетки, генерирующим сигнал. Таким путем родопсин способен обеспечить нам чувствительность к видимой части спектра с длиной волны примерно от 560 нм (зеленый) до 420 нм (фиолетовый). «Вопрос состоит в том, как мы вообще способны увидеть все эти цвета, если на все про все у нас есть молекулы всего одного типа?» — говорит Борхан.

По существующим представлениям, на полосу поглощения хромофора как-то влияет его «родительский» белок — но как? Скорее всего, это может обеспечиваться изменением трехмерной структуры белка и вызванным этим перемещением механических напряжений и зарядов в молекуле хромофора. Борхану и его коллегам удалось проделать это, варьируя всего один фактор.

Варьируя то одну, то другую аминокислоту в составе белка, ученые добились того, что положительный электрический заряд, который несут некоторые из них, оказался достаточно равномерно распределен по всей поверхности белковой молекулы. В результате и получился пигмент, обладающий недоступной для нас способностью — реагировать на свет длиной волны до 644 нм (красный).

Интересно, что при этом никаких манипуляций с самой поглощающей молекулой хромофора не проделывалось, форма ее осталась прежней: ученые лишь нейтрализовали избыточный положительный заряд в центре ее связывания. Возможно, тем же путем удастся синтезировать пигменты для еще более широкого спектра.

По публикации Nature News