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何元政课题组在新型微生物视紫红质蛋白研究领域取得重要进展
Publisher:高雪  Time2019-12-30 View:65

12月26日,生命科学中心何元政课题组报道一种新型微生物视紫红质蛋白的晶体结构,并以“阳光视紫红质蛋白48C12的晶体结构”(Crystal structure of heliorhodopsin 48C12)为题发表在细胞研究(Cell Research)上。

视紫红质蛋白是一种重要的信号膜蛋白分子,分为动物视紫红质蛋白和细菌视紫红质蛋白。动物视紫红质蛋白在动物的视觉形成中起着非常重要的作用,而微生物视紫红质蛋白在微生物利用光能进行能量代谢和调节生理活动中起了重要的作用。微生物视紫红质蛋白根据其功能分为离子泵型、离子通道型、光驱动移动型和酶活型等类型,其共同特征是利用光能来驱动各种生理活动。近年来,离子通道型和离子泵型微生物视紫红质蛋白被广泛应用到光遗传学去调控动物的神经活动,这一技术完全革新了现代神经生物的研究,是当前神经科学研究的重点方向。

2018年中,一种新型的微生物视紫红质蛋白, Heliorhodopsin(“阳光视紫红质蛋白”)被鉴定出来,不同于传统的动物视紫红质蛋白和细菌视紫红质蛋白,这种新型视紫红质蛋白的氮端朝向胞内,而羧端朝向胞外。这种完全反转的拓扑构象引起了相应研究领域的关注。正是基于如此,何元政课题组展开了这种全新的微生物视紫红质蛋白的结构研究。通过膜蛋白的结晶技术手段,何元政课题组解析了这种全新的微生物视紫红质蛋白的结构,发现了所有视紫红质蛋白中一种全新的二聚体结构,并且揭示了其质子泵和离子通道关闭的关键机制,并为开发潜在的光遗传学工具提供了理论基础。

何元政研究员为本文的通讯作者,生命中心博士后路阳、范安德研究所的爱德华周为并列第一作者,生命中心王娜、夏瑞雪、徐珍媚、冷宇以及生命中心王广福课题组博士生石玉莹合作参与了该项工作。该项工作是何元政研究员自2018年初加入哈工大生命科学中心以来在结构方向的首篇文章。

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41422-019-0266-0#Sec1



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