藻类光敏感通道蛋白的分子结构

“研究者通过设计ChR（光敏感通道，藻类中的光控离子通道）的变种来改善其特性，包括来自选择性、动力学以及吸收光谱属性，但是这些途径都有限制，因为缺少了ChR的结构信息。X射线晶体学技术是一种强大的工具可以绘制蛋白质的三维机构图，但是ChRs是一个棘手的目标。”来自东京大学的研究者表示，尽管ChR产量很少，而且不能结晶，但是研究者Kato对一种混合嵌合体蛋白进行了工程技术的操作，这种嵌合体蛋白质含有ChR1密切相关的部分以及来自南极冰藻的ChR2蛋白质。


研究者使用X射线晶体衍射技术来产生完整的ChR光感部分的高清晰结构（如图所示），这种结构揭示了带正电荷离子的路径可以通过细胞膜进行转移，这就解决了分子生物学家之间的争论。细胞外部大的外前庭结构可以提供一个与负电荷离子连接的路径，这将使得正电荷离子成功进入小孔内部。当ChR失活时，这种小孔就会被阻塞，但是全波长照明可以引发一系列的质子传递，可以消除蛋白质的阻塞，并且使得离子成功通过；一系列的突变实验也可以为这种机制提供支持。


这种途径上的详细结构信息可以为设计携带离子选择性的ChR的精确原理提供线索，研究者目前正在努力寻找某些靶点蛋白，并且通过研究来获得ChR的附加结构这将为其功能模型提供进一步的确认。相关研究成果刊登在了国际杂志Nature上。