科學家發現新蛋白質:導致新的生物分子來控制細胞或微生物的pH值

2020-11-30 騰訊網

研究人員調查了被歸類為阿斯加德古菌，並在它們的膜中發現一種蛋白質，其作用是一個微型的光激活泵。分裂視紫紅質蛋白將質子吸引到生物體體內。這項研究可能會導致新的生物分子工具來控制細胞或微生物的pH值，甚至可能更多。

阿斯加德古菌對科學來說是比較新的，但它們在很多方面對我們來說都是古老而重要的。它們是單細胞生物，最初在海底被發現。阿斯加德古菌這就是所謂的原核生物，它們沒有細胞核，儘管如此，它們在基因上仍然接近於真正含有細胞核的單細胞生物。它們就像古代共同祖先的現代相似物。

競賽正在進行，以調查這些小而重要的有機體。東京大學固體物理研究所的副教授井上一、名古屋理工學院的Kandori教授和他們的團隊選擇研究阿斯加德古菌這雖然不是他們獨有的，但在他們的情況下尤其有趣，這是一種被稱為視紫紅質的光敏或感光蛋白。這些生物生活在海洋和湖泊的底部，因此令人驚訝的是，它們需要任何一種對光的敏感。

「我們探索了特殊視紫紅質的分子功能。阿斯加德古菌「分裂視紫紅質，並發現他們作為光激活的微觀泵，」因紐爾解釋說，「分裂視紫紅質利用太陽光能量，吸收質子進入細胞內的一個通道內的蛋白質。許多原核生物，如細菌和其他古細菌使用視紫紅質泵出質子，但我們發現這種新的特徵形式在阿斯加德古菌特別有趣。「

由於這種功能發生在納米尺度上，需要高靈敏度和高時間解析度的精密測量技術。Inoue，Kandori和他們的團隊使用了一種叫做雷射閃光光解的方法，這種方法使用脈衝雷射來刺激反應。用敏感傳感器監測雷射對蛋白質顏色的影響。這些檢測到短時間激活的分裂視紫紅質的存在和性質。

「這些發現將幫助我們更好地理解質子和其他離子傳輸機制。此外，分裂視紫紅質可以成為研究人員有用的分子工具，」Inoue評論道。例如，在光遺傳學中，這是一種用光控制各種細胞現象的新方法。分裂視紫紅質也可以用來控制細胞內的pH值，也可以用光控制微生物的pH值，因為通過改變質子濃度可以改變pH值。

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