查理特大學的研究人員已經能夠證明特定的蛋白質如何在分子水平上將光信號轉化為細胞信息。他們的發(fā)現(xiàn)拓寬了我們對植物和細菌如何適應光條件變化的理解，光條件調節(jié)光合作用等基本過程。他們的研究發(fā)表在最新一期的《自然通訊》上。
植物色素是一種蛋白質，負責將光轉化為細胞信息。這些光感受器存在于植物、真菌和細菌中。它們利用光來調節(jié)基本的生理過程。植物色素含有被稱為發(fā)色團的光敏四吡咯分子，當暴露在非常特定波長的光線下時，這些分子會改變其形態(tài)。蛋白質檢測到這些變化，并進行進一步的結構重排。響應光而觸發(fā)的激活和失活途徑導致光敏色素經歷復雜的結構轉變過程。
查理特醫(yī)學物理和生物物理研究所的研究人員可以揭示正在發(fā)生的結構變化。研究人員使用x光結晶學來確定適應黑暗的光敏色素的光感受器的3D結構，并繼續(xù)將這種結構與其光適應狀態(tài)進行比較。為此，研究人員首先創(chuàng)造了一種晶體形式的蛋白質，然后用x光照射它。通過蛋白質結構分析，研究人員可以計算出原子在分子中的位置。他們的工作結果顯示了單個氨基酸在這些蛋白質的光誘導激活和失活中的貢獻。“我們的研究提供了基本的結構數(shù)據(jù)，這將加強我們對環(huán)境信號如何傳遞給生物體的理解。這些都是重要的見解，尤其是如果我們希望在未來的臨床應用中使用光感受器，”這項研究的首席研究員帕特里克舍勒博士解釋說。
一個潛在的應用將是腫瘤學領域，其中光感受器可用于可視化癌癥組織。具體應用將基于它們在可見光譜的紅色和近紅外區(qū)域吸收和發(fā)射光的能力。鑒于近紅外光在人體組織中的穿透深度更大，植物色素可以用于以無創(chuàng)和副作用的方式可視化更深的組織細胞。光感受器也可以被證明適合作為光控制工具，可用于在分子水平上治療遺傳疾病。為了進一步探索這些潛在的應用，Scheerer博士和他的團隊希望利用未來的研究來更好地理解光敏色素的熒光(這些光感受器的另一個特征)。
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