Новое исследование, проведенное в лаборатории Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Даниэлем Морсом, почетным профессором кафедры молекулярной, клеточной биологии и биологии развития (MCDB), демонстрирует, что способность кальмаров «настраивать» свои цвета коррелирует с присутствием определенных последовательностей рефлектинов. , белки, уникальные для светочувствительной ткани головоногих моллюсков. Результаты опубликованы в Журнале биологической химии.
В то время как разнообразное оптическое поведение тканей головоногих моллюсков приписывалось рефлектинам в течение почти десятилетия, эта работа впервые показывает, как структура, локализация, распределение и относительная численность подтипа белка рефритина коррелируют с оптическим выходом кальмара. Основываясь на предыдущей работе лаборатории, новое исследование подробно описывает механизмы настраиваемых (адаптивных) и ненастраиваемых (статических) иридоцитов животного.
Специализированные клетки кожи кальмаров, иридоциты, также известные как иридофоры, производят цвет за счет брэгговского отражения, благодаря которому свет отражается очень равномерно и предсказуемо.
«Открытие, о котором сообщается в этой статье, раскрывает тонкость и способность белков рефлектора настраивать цвета живых клеток с красотой, которая напоминает нам картины Моне», – сказал Морс, соавтор статьи.
В предыдущих статьях исследователи продемонстрировали, что нейромедиатор ацетилхолин запускает белки рефлексина для конденсации и расширения глубоких складок в клеточной мембране за счет химического переключателя фосфорилирования – процесса, который включает и выключает белковые ферменты, изменяя их функции и активность. Это, в свою очередь, настраивает яркость и цвет отраженного света так, чтобы эти слои или ламели работали как настраиваемый отражатель Брэгга.
Недавно опубликованное исследование характеризует механистическое действие иридоцитов, характеризуя их белки-рефлексы. «Это очень сложная система», – сказал ведущий автор Даниэль ДеМартини, который проводил это исследование в качестве аспиранта, а сейчас работает постдоком в другой лаборатории UCSB.
Результаты показывают, что отличительные подтипы рефлектинга играют разные роли.
«Мы обнаружили три основных типа рефлектинов – A1 и A2, B и C, которые в различных комбинациях определяют несколько разные функции иридоцитов», – пояснил он. "Рефлектины A-типа обнаружены в статических иридоцитах; B обогащены полностью настраиваемыми, которые также содержат A. Мы также обнаружили рефлектин C, новый тип, который, вероятно, важен для закрепления белков на мембранах."
Рефлектин С обнаружен как в статических, так и в настраиваемых иридоцитах; однако их количество варьируется.
ДеМартини отметил, что, поскольку статические иридоциты выглядят толще, чем динамические, их потенциал для увеличения границ раздела мембран может потребовать большего количества рефлектина С. Расположение – чувствительные иридоциты расположены на спине кальмара, а более пассивные – на его нижней стороне – также может быть фактором, который требует дальнейшего изучения, чтобы полностью понять.
«Наша новая работа в области клеточных механизмов радужной оболочки кальмаров позволяет нам усовершенствовать дизайн экспериментов для адаптивных фотонных структур на основе отражения», – сказал ДеМартини. «В будущем это может быть очень полезно для создания синтетических оптических материалов, которые – например, кожу кальмара – можно настраивать."
Среди других членов команды UCSB – Мичи Идзуми, Аарон Т. Уивер и Эрика Пандольфи.
Эта работа была поддержана грантами Управления военно-морских исследований через премию Междисциплинарной университетской исследовательской инициативы и Управления армейских исследований.