Учёные нашли молекулярный механизм, усиливающий магнитный компас в живых организмах
Исследователи из Университета Кобе, Университета Тoho, Университета Сайтамы, Нагойского технологического института и Университета Фрайбурга под руководством Ясухиро Кобори выявили молекулярный механизм, который может усиливать реакцию на магнитное поле в криптохроме — светочувствительном белке, участвующем в магниторецепции. Результаты опубликованы в The Journal of Physical Chemistry Letters. Об этом сообщает издание Phys.org.
Перелётные птицы и другие организмы используют магнитное поле Земли для навигации. Криптохром содержит флавинадениндинуклеотид (FAD), который поглощает синий свет и запускает перенос электронов от остатков триптофана. Образующиеся радикальные пары обладают двумя неспаренными электронными спинами, динамика которых зависит от внешнего магнитного поля.
С помощью спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) с временным разрешением учёные изучили криптохром-DASH из Xenopus laevis при температурах от −153 °C до −33 °C. Они обнаружили структурную перестройку, включающую хиральное вращение окисленного триптофана WB(H)•+ во втором состоянии с разделением зарядов, с оценённым вкладом хирально-индуцированной спиновой селективности (CISS) в 8%. Для состояния FAD•−···WC(H)•+ вклад не превышал 6%.
Расчёты показали, что без CISS нормированная анизотропия выхода реакции составляет примерно 0,3%, а с 6%-м вкладом CISS она возрастает до 1,6%. Модель также предсказала различия в ответе на противоположные направления магнитного поля. Это теоретическое предсказание, основанное на спектроскопическом анализе, а не прямое доказательство магнитной навигации у животных.
Результаты связывают локальные конформационные движения с квантовой спиновой динамикой и указывают на возможный путь усиления чувствительности к магнитному полю. Будущие исследования проверят предсказанное обращение сигналов спиновой поляризации и измерят влияние молекулярной динамики на выходы сигналов. Работа может помочь в создании биомолекулярных магнитных сенсоров и в изучении биологической магниторецепции.
