@ 2018.08.03 , 13:00

50年来首次发现新型光敏蛋白质

科学家一直在植物和微生物的细胞成分中寻找更多的能够“吃光”的蛋白质,它们能将阳光中的能量转换为化学能储存起来。近50多年的搜寻,如今终于有所收获。一组科学家在加利利海底部首次发现了新型的光合蛋白质。

这一意想不到的发现可以帮助研究人员更好地了解微生物如何感知光,它还可以推动其他基于光学领域的研究和数据存储技术的发展。

许多生物借助光敏蛋白来接收太阳的能量以维持自身的存活。有些使用叶绿素在光合作用中将光能存储到化学键中,而其他的则使用视紫红质,这种蛋白与一种被称为视黄醛的维生素A结合,可以捕获光线。视紫红质最著名的应用是,嵌入在我们眼睛的视杆细胞中,使我们能够在黑暗中视物。但另一种形式的视紫红质可以帮助小生物(如藻类和细菌)吸收光线,从而产生化学能。

50年来首次发现新型光敏蛋白质
视紫红质的蛋白质结构|锐景创意

研究人员从以色列加利利海采集微生物的DNA样本,正是为了寻找第二类视紫红质。

他们回到实验室并对DNA进行筛选,以寻找编码光反应蛋白的基因。当他们将视黄醛添加到DNA宿主的大肠杆菌中时,它变成了紫色——这表明可能存在视紫红质。

研究人员上个月在Nature杂志上宣布说,当他们对DNA进行后续测试时,他们发现了一种全新的食光蛋白,一种新型视紫红质,被命名为太阳视紫红质(heliorhodopsin)。

科学家们对太阳视紫红质的工作原理尚不十分了解。为它编码的DNA结构类似于为产生化学能的视紫红质编码的DNA。

但由于完成其光转换周期需要很长时间,研究人员怀疑——与我们眼中的视紫红质相似——它是一种光敏蛋白。

目前,他们能够确定的是:新的蛋白质似乎无处不在,在细菌,藻类,古细菌,甚至地球上的土壤和主要水域内的病毒中都能找到。新的蛋白质家族甚至还出现在那些已知并不感光的细菌和微生物中。

光敏蛋白有非常广阔的应用,从数据存储到光遗传学;后者使科学家能够用光来操纵经过基因工程处理过的神经细胞。但首先要做的,他们必须解答感光蛋白质基本作用原理的问题。

本文译自 sciencemag,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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