藻類的第三只眼睛

像陸地植物一樣，藻類利用陽光作為能量。許多綠藻在水中很活躍；他們可以靠近光線，也可以遠離光線。為此，他們使用特殊的傳感器(光感受器)來感知光線。

對這些光傳感器長達數十年的探索在2002年取得了第一次成功：時任法蘭克福馬克斯-普朗克生物物理研究所的Georg Nagel和合作者發(fā)現并描述了藻類中的兩種所謂的通道視紫紅質。這些離子通道吸收光線，然后打開并傳輸離子。它們以視紫紅質命名，視紫紅質是人類和動物的視覺色素。

現在，藻類的第三只“眼睛”為人所知：研究人員發(fā)現了一種新型光學傳感器，具有意想不到的特性。阿明霍爾曼教授(比勒菲爾德大學)和喬治內格爾教授(JMU維爾茨堡大學朱利葉斯-馬克西米利安分校)的研究團隊在《BMC生物學》上報道了這一發(fā)現。

減少了cGMP的產生。

令人驚訝的是，新的感光細胞不是被光激活而是被抑制。它是鳥苷酸環(huán)化酶，一種合成重要信使cGMP的酶。當暴露在光線下時，cGMP的產生會嚴重減少，導致cGMP濃度降低——這正是視紫紅質吸收光線后在人的眼睛中發(fā)生的情況。

新發(fā)現的傳感器由光和ATP分子調節(jié)。這種“雙組分系統(tǒng)”在細菌中是眾所周知的，但在高級進化細胞中卻不是這樣。研究人員將新感光體命名為“雙組分環(huán)化酶視蛋白”，簡稱2c-cyclop。他們在兩種綠藻中發(fā)現了它，萊茵衣藻和團藻。

卵母細胞和藻類中顯示的功能

Georg Nagel解釋說：“已經有很多年的遺傳數據，從中我們可以得出結論，在綠藻中，視紫紅質一定比以前有更多的特征。僅在萊茵衣藻中，12個蛋白質序列被分配給視紫紅質的前體視黃質。

“到目前為止，還沒有人能夠證明這些光傳感器的功能，”納格爾斯的聯(lián)合研究員高世強博士說。只有比勒菲爾德和維爾茨堡的研究團隊在這方面取得了成功：他們在非洲蟾蜍和球形藻類團藻的卵母細胞中安裝了新的視紫紅質。在這兩種情況下，都可以顯示和表征其功能。

光遺傳學的觀點

作者認為2c-Cyclop光學傳感器為光遺傳學提供了新的機遇。通過這種方法，活組織和生物體的活動可以受到光信號的影響。通過光遺傳學，細胞中的許多基本生物學過程已經被闡明。例如，它為帕金森病和其他神經系統(tǒng)疾病的機制提供了新的見解。她還對自閉癥、精神分裂癥、抑郁或焦慮帶來了新的見解。

標簽：