远距离相对发现的光驱动质子泵

时间：2021-10-01 14:52:04 来源：

水溶液中纯化的精神分裂视紫红质蛋白。

研究人员调查了被分类为阿斯加德古细菌的一组微生物，并在其膜中发现了一种蛋白质，该蛋白质起着微型光激活泵的作用。精神分裂视紫红质蛋白将质子吸入生物体的体内。这项研究可能会导致新的生物分子工具来控制细胞或微生物的pH值，甚至可能更多。

阿斯加德古细菌对科学来说相对较新，但它们古老而对我们来说不仅仅具有一种重要的方式。它们是单细胞生物，最初发现于海底。阿斯加德古细菌是所谓的原核生物，它们没有细胞核，尽管如此，它们在遗传上仍接近称为真核生物的单细胞生物，它确实含有细胞核。它们就像古代共同祖先的现代类似物。

竞赛正在研究这些小的但重要的生物。东京大学固体物理研究所的井上敬一副教授，名古屋工业大学的关东秀树教授及其团队选择研究Asgard古细菌的一种特征，尽管这并不是他们独有的，但在他们的案例中特别有趣，那就是光敏蛋白或感光蛋白，称为视紫红质。这些生物生活在海洋和湖泊的底部，因此令人惊讶的是，它们需要对光有任何类型的敏感性。

含五味子视紫红质的阿斯加德古细菌无法培养，因此使用了大肠杆菌。

Inoue解释说：“我们在Asgard古细菌中探索了特殊的视紫红质的分子功能，称为schizorhodopsins，并发现它们充当了光激活的显微泵。”“五味子视紫红质利用阳光能量沿着蛋白质内部的一条途径将质子吸收到细胞中。”许多原核生物，例如细菌和其他古细菌，都使用视紫红质将质子泵出，但我们发现这种新表征的形式在阿斯加德古细菌中特别有趣。

由于这种功能发生的尺度是纳米的，因此需要具有高灵敏度和高时间分辨率的复杂测量技术。井上，Kandori及其团队使用了一种称为激光闪光光解的方法，该方法使用脉冲激光来激发反应。敏感传感器监测受激光影响的蛋白质的颜色变化。这些检测到了五味子视紫红质的短暂活化的存在和性质。

这些发现将帮助我们更好地了解质子和其他离子传输机制。另外，五味子视紫红质可以成为研究人员的有用分子工具。“例如在光遗传学中，这是一种用光控制各种细胞现象的新方法。由于可以通过改变质子浓度来改变pH值，因此五味子视紫红质也可用于控制细胞或微生物内部的pH值。”

参考：“ Schizorhodopsins：来自Asgard古细菌的视紫红质家族，
起着光驱动的内向H +泵的作用。” Banciu，Adrian-ŞtefanAndrei，Uakahuki Takayuki，Rohit Ghai，OdedBéjà和Hideki Kandori，2020年4月10日，科学进展。
10.1126 / sciadv.aaz2441

这项工作得到了日本科学促进会（KAPS）KAKENHI的资助，编号为JP16H02277，JP17K14536和JP19K15628。

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