陽(yáng)光視紫紅質(zhì)蛋白 生理功能首次獲解析

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科技日?qǐng)?bào)訊 （記者李麗云 通訊員衣曉峰）記者從哈爾濱工業(yè)大學(xué)獲悉，由該校生命科學(xué)中心教授何元政團(tuán)隊(duì)完成的一項(xiàng)陽(yáng)光視紫紅質(zhì)蛋白研究課題已發(fā)表在國(guó)際期刊《細(xì)胞研究》上。專(zhuān)家指出，陽(yáng)光視紫紅質(zhì)蛋白的生理功能首次獲得了解析，為今后開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新型光遺傳學(xué)工具調(diào)控神經(jīng)元活動(dòng)，進(jìn)而用于某些神經(jīng)性疾病的治療奠定了理論基礎(chǔ)。

視紫紅質(zhì)蛋白是一種重要的信號(hào)膜蛋白分子，分為動(dòng)物視紫紅質(zhì)蛋白和細(xì)菌視紫紅質(zhì)蛋白。前者在動(dòng)物的視覺(jué)形成中有重要作用，而后者中的離子泵型、離子通道型蛋白廣泛用于光遺傳學(xué)中，有助于微生物利用光能開(kāi)展能量代謝和驅(qū)動(dòng)、調(diào)節(jié)各種生理活動(dòng)。

早在2018年，有學(xué)者成功鑒定出一種全新的微生物視紫紅質(zhì)蛋白——陽(yáng)光視紫紅質(zhì)蛋白，發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)今所有視紫紅質(zhì)蛋白的同源率非常低；更重要的是，不同于傳統(tǒng)的蛋白類(lèi)型，這種新型蛋白的氮端朝向胞內(nèi)，而羧端面向胞外，其完全反轉(zhuǎn)的拓?fù)錁?gòu)造引起了學(xué)術(shù)界極大關(guān)注。

作為國(guó)內(nèi)目前唯一從事視紫紅質(zhì)蛋白結(jié)構(gòu)研究的課題組，何元政及團(tuán)隊(duì)成員路陽(yáng)、愛(ài)德華、周為等人抓住上述線索，對(duì)陽(yáng)光視紫紅質(zhì)蛋白的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了解碼。他們借助先進(jìn)的膜蛋白結(jié)晶和X光衍射技術(shù)，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)光視紫紅質(zhì)蛋白有著獨(dú)特的二聚體構(gòu)象和與其他微生物視紫紅質(zhì)蛋白完全相反的膜分布的拓?fù)洹凹軜?gòu)”，揭示了其質(zhì)子泵和離子通道關(guān)閉的關(guān)鍵機(jī)制。

據(jù)介紹，現(xiàn)階段何教授團(tuán)隊(duì)正在利用已知的結(jié)構(gòu)信息，對(duì)該新型蛋白進(jìn)行功能改造，以期對(duì)神經(jīng)元活動(dòng)做出精確調(diào)控，從而為未來(lái)醫(yī)工領(lǐng)域的成果轉(zhuǎn)化提供可能。