何元政課題組在新型微生物視紫紅質(zhì)蛋白研究領(lǐng)域取得重要進展
12月26日，生命科學中心何元政課題組報道一種新型微生物視紫紅質(zhì)蛋白的晶體結(jié)構(gòu)，并以“陽光視紫紅質(zhì)蛋白48C12的晶體結(jié)構(gòu)”（Crystal structure of heliorhodopsin 48C12）為題發(fā)表在細胞研究(Cell Research)上。
視紫紅質(zhì)蛋白是一種重要的信號膜蛋白分子，分為動物視紫紅質(zhì)蛋白和細菌視紫紅質(zhì)蛋白。動物視紫紅質(zhì)蛋白在動物的視覺形成中起著非常重要的作用，而微生物視紫紅質(zhì)蛋白在微生物利用光能進行能量代謝和調(diào)節(jié)生理活動中起了重要的作用。微生物視紫紅質(zhì)蛋白根據(jù)其功能分為離子泵型、離子通道型、光驅(qū)動移動型和酶活型等類型，其共同特征是利用光能來驅(qū)動各種生理活動。近年來，離子通道型和離子泵型微生物視紫紅質(zhì)蛋白被廣泛應用到光遺傳學去調(diào)控動物的神經(jīng)活動，這一技術(shù)完全革新了現(xiàn)代神經(jīng)生物的研究，是當前神經(jīng)科學研究的重點方向。
2018年中，一種新型的微生物視紫紅質(zhì)蛋白, Heliorhodopsin(“陽光視紫紅質(zhì)蛋白”)被鑒定出來，不同于傳統(tǒng)的動物視紫紅質(zhì)蛋白和細菌視紫紅質(zhì)蛋白，這種新型視紫紅質(zhì)蛋白的氮端朝向胞內(nèi)，而羧端朝向胞外。這種完全反轉(zhuǎn)的拓撲構(gòu)象引起了相應研究領(lǐng)域的關(guān)注。正是基于如此，何元政課題組展開了這種全新的微生物視紫紅質(zhì)蛋白的結(jié)構(gòu)研究。通過膜蛋白的結(jié)晶技術(shù)手段，何元政課題組解析了這種全新的微生物視紫紅質(zhì)蛋白的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了所有視紫紅質(zhì)蛋白中一種全新的二聚體結(jié)構(gòu)，并且揭示了其質(zhì)子泵和離子通道關(guān)閉的關(guān)鍵機制，并為開發(fā)潛在的光遺傳學工具提供了理論基礎(chǔ)。
何元政研究員為本文的通訊作者，生命中心博士后路陽、范安德研究所的愛德華周為并列第一作者，生命中心王娜、夏瑞雪、徐珍媚、冷宇以及生命中心王廣福課題組博士生石玉瑩合作參與了該項工作。該項工作是何元政研究員自2018年初加入哈工大生命科學中心以來在結(jié)構(gòu)方向的首篇文章。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41422-019-0266-0
研究成果展示圖
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