Китайські біологи виявили магніточутливий білок, який може виявитися тією самою «стрілкою компаса», завдяки якій багато тварин здатні відчувати магнітне поле Землі. Білок, знайдений в експериментах на дрозофілі, отримав найменування MagR. Його опис опубліковано в журналі.
Здатність відчувати напрямки силових ліній глобального магнітного поля планети демонструють багато рослин і тварин. Головну увагу привертає, звичайно, «внутрішній компас» комах і перелітних птахів, які навіть в клітинах, в лабораторних умовах в період міграції проявляють сильне занепокоєння і прагнуть рухатися в строго певному напрямку. Можливо, що до магніторецепції здатні навіть деякі ссавці - відзначене жартівливою Ігнобелівською премією дослідження чеських біологів показало, що під час дефекації собаки намагаються розташуватися відповідно до ліній магнітного поля Землі. Однак механізм магніторецепції залишається нерозшифрованим.
Перші вказівки на його пристрій з'явилися після того, як було виявлено, що фототропізм рослин - їх здатність орієнтуватися по світлу - можна легко блокувати, екранувавши світло синьої (400-500 нм) частини спектру. Але білок-рецептор, що сприймає це випромінювання, виділити не вдавалося, чому він і отримав ім'я «скритного» - криптохром. Відповідний ген був виявлений тільки в 1993 р. У ДНК невеликої капустної рослини, резуховидки Таля, а незабаром криптохроми стали знаходити у різних організмів, включаючи людину.
Судячи з усього, вони відіграють велику роль у регуляції циркадних ритмів і з'явилися виключно давно, ще до поділу еукаріот і прокаріот. Але принцип роботи у них зберігся загальним: під дією синього випромінювання в активному сайті білка відбувається перерозподіл зарядів і утворюється стійка, чутлива до магнітного поля структура з трьох амінокислотних залишків триптофану. Білок змінює просторову конформацію та зв'язується з ДНК, регулюючи експресію певних генів.
На роль криптохрому в магніторецепції вказує цілий ряд робіт. Наприклад, у садових славок, які здійснюють довгі нічні міграції, ген цього білка зберігає активність саме вночі, тоді як у неперелітних птахів «включається» тільки вдень. Дрозофіли з відключеним геном втрачають звичайну здатність орієнтуватися в магнітному полі. З іншого боку, одним криптохромом справа напевно не обмежується: він нездатний дати інформацію про магнітне поле.
Тому багато дослідників вважають, що «шосте почуття» живих організмів не може обійтися без заліза - як стрілка звичайного компаса. Головним кандидатом на цю роль виступають кристали магнетиту, які, дійсно, були виявлені в деяких клітинах у дзьобах голубів. Однак згодом з'ясувалося, що ці клітини є макрофагами і явно не можуть брати участь у роботі нервової системи.
Ситуація залишалася заплутаною настільки, що біолог Цань Се (Can Xie) і його колеги з Пекінського університету Бейда висунули ідею про те, що дві системи - криптохром і залізо - повинні працювати спільно. А щоб підтримати свою ідею, вчені провели скринінг геному дрозофіли в пошуках відповідного гена. Було зрозуміло, що десь у ньому повинен ховатися код для білка з абсолютно певними властивостями. По-перше, він повинен зв'язуватися з залізом і з криптохромом; по-друге, продукуватися і діяти всередині клітини; нарешті, найбільш активно працювати в голові комахи. І такий ген був знайдений.
Білок-продукт цього гена (CG8198) отримав нову назву MagR (від Magnetic Receptor, «магнітний рецептор»), і китайські біологи навіть встановили в загальних рисах його просторову структуру. Вони показали, що разом з криптохромом білок формує стійкі комплекси, що включають «стрижень» з 20 молекул MagR, оточених спіраллю, які складені 10 молекулами криптохрому. Такі структури автори знайшли в клітинах і метеликів, і птахів: вони не тільки схожі на витягнуті стрілки компаса, але в дослідах in vitro також орієнтуються вздовж ліній магнітного поля.
Цікаво, що знахідка MagR - це не тільки серйозна заявка на нове розуміння принципів роботи магніторецепції. Чутливі комплекси білка з криптохромом можуть лягти в основу нових методів біології. Подібно до того як фоточутливі білки сьогодні використовуються в оптогенетиці для «точкової» активації потрібних генів, в майбутньому регулювати роботу ДНК або включати і вимикати нейрони можна буде і за допомогою магнітів.
Ще цікавіше те, що така пропозиція прозвучала ще до публікації Цаня Се і його команди. Ще у вересні Чзан Шен-цзя (Zhang Sheng-jia), нейробіолог з Університету Ціньхуа, опублікував власну роботу з використання магніторецепції для неінвазивної регуляції роботи нейронів круглих хробаків C. elegans. Вже незабаром група Цань Се виступила із заявою про порушення колегами пріоритету: мовляв, тим вже були відомі їх результати, якими вони всупереч усним домовленостям скористалися. У жовтні Чзан Шен-цзя був звільнений з університету, хоча розгляд у «справі про магнітні рецептори» ще триває.