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光敏蛋白的光诱导变化

导读查理特大学的研究人员已经能够证明特定的蛋白质如何在分子水平上将光信号转化为细胞信息。他们的发现拓宽了我们对植物和细菌如何适应光条件

查理特大学的研究人员已经能够证明特定的蛋白质如何在分子水平上将光信号转化为细胞信息。他们的发现拓宽了我们对植物和细菌如何适应光条件变化的理解,光条件调节光合作用等基本过程。他们的研究发表在最新一期的《自然通讯》上。

植物色素是一种蛋白质,负责将光转化为细胞信息。这些光感受器存在于植物、真菌和细菌中。它们利用光来调节基本的生理过程。植物色素含有被称为发色团的光敏四吡咯分子,当暴露在非常特定波长的光线下时,这些分子会改变其形态。蛋白质检测到这些变化,并进行进一步的结构重排。响应光而触发的激活和失活途径导致光敏色素经历复杂的结构转变过程。

查理特医学物理和生物物理研究所的研究人员可以揭示正在发生的结构变化。研究人员使用x光结晶学来确定适应黑暗的光敏色素的光感受器的3D结构,并继续将这种结构与其光适应状态进行比较。为此,研究人员首先创造了一种晶体形式的蛋白质,然后用x光照射它。通过蛋白质结构分析,研究人员可以计算出原子在分子中的位置。他们的工作结果显示了单个氨基酸在这些蛋白质的光诱导激活和失活中的贡献。“我们的研究提供了基本的结构数据,这将加强我们对环境信号如何传递给生物体的理解。这些都是重要的见解,尤其是如果我们希望在未来的临床应用中使用光感受器,”这项研究的首席研究员帕特里克舍勒博士解释说。

一个潜在的应用将是肿瘤学领域,其中光感受器可用于可视化癌症组织。具体应用将基于它们在可见光谱的红色和近红外区域吸收和发射光的能力。鉴于近红外光在人体组织中的穿透深度更大,植物色素可以用于以无创和副作用的方式可视化更深的组织细胞。光感受器也可以被证明适合作为光控制工具,可用于在分子水平上治疗遗传疾病。为了进一步探索这些潜在的应用,Scheerer博士和他的团队希望利用未来的研究来更好地理解光敏色素的荧光(这些光感受器的另一个特征)。

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