陽光視紫紅質(zhì)蛋白 生理功能首次獲解析

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科技日報訊 （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)中心教授何元政團隊完成的一項陽光視紫紅質(zhì)蛋白研究課題已發(fā)表在國際期刊《細胞研究》上。專家指出，陽光視紫紅質(zhì)蛋白的生理功能首次獲得了解析，為今后開發(fā)設(shè)計新型光遺傳學(xué)工具調(diào)控神經(jīng)元活動，進而用于某些神經(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膜蛋白分子，分為動物視紫紅質(zhì)蛋白和細菌視紫紅質(zhì)蛋白。前者在動物的視覺形成中有重要作用，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展能量代謝和驅(qū)動、調(diào)節(jié)各種生理活動。

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)的拓撲構(gòu)造引起了學(xué)術(shù)界極大關(guān)注。

作為國內(nèi)目前唯一從事視紫紅質(zhì)蛋白結(jié)構(gòu)研究的課題組，何元政及團隊成員路陽、愛德華、周為等人抓住上述線索，對陽光視紫紅質(zhì)蛋白的結(jié)構(gòu)特征進行了解碼。他們借助先進的膜蛋白結(jié)晶和X光衍射技術(shù)，發(fā)現(xiàn)陽光視紫紅質(zhì)蛋白有著獨特的二聚體構(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撲“架構(gòu)”，揭示了其質(zhì)子泵和離子通道關(guān)閉的關(guān)鍵機制。

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