Современные методы позволяют разглядеть изменения в структуре белков, выполняющих свою работу внутри живой клетки, в режиме реального времени.

Структура PYP в его основном состоянии
Изменения, происходящие в структуре PYP при поглощении фотона

До недавнего времени исследователям, изучающим взаимодействие биологических молекул, приходилось полагаться на «стоп-кадры», захватывающие структуру белка на определенном этапе его биохимической деятельности. Но сегодня работу белков можно увидеть вживую — правда, для этого необходимо добиться пикосекундной частоты съемки.

Международная группа исследователей использовала рентгеновскую кристаллографию методом Лауэ для изучения структурных изменений, происходящих во время фотоцикла сигнального белка PYP, впервые обнаруженного в фотосинтетической бактерии Halorhodospira Halophila. PYP (светочувствительный желтый белок) заставляет бактерию двигаться прочь от синего света (который может оказать вредное воздействие на геном) к зеленому (необходимому для фотосинтеза).

Сигнальная реакция PYP запускается при поглощении фотона хромофором р-кумаровой кислоты, входящей в состав белка. Происходит изомеризация (изменение пространственной структуры молекулы) — сигнал, на который бактерия реагирует за полсекунды. Исследователи выделили четыре промежуточных этапа в цикле фотоизомеризации, включая короткий (всего 600 пикосекунд) промежуток времени, в течение которого молекула принимает необычную, сильно искаженную форму, никогда не наблюдавшуюся ранее.

Дальнейшее усовершенствование метода, возможно, позволит вести наблюдения в режиме реального времени за работой ферментов и приведет к более глубокому пониманию механизмов действия белков.