50年來首次發現新型光敏蛋白質

科學家一直在植物和微生物的細胞成分中尋找更多的能夠「吃光」的蛋白質，它們能將陽光中的能量轉換為化學能儲存起來。近50多年的搜尋，如今終於有所收穫。一組科學家在加利利海底部首次發現了新型的光合蛋白質。

這一意想不到的發現可以幫助研究人員更好地了解微生物如何感知光，它還可以推動其他基於光學領域的研究和數據存儲技術的發展。

許多生物藉助光敏蛋白來接收太陽的能量以維持自身的存活。有些使用葉綠素在光合作用中將光能存儲到化學鍵中，而其他的則使用視紫紅質，這種蛋白與一種被稱為視黃醛的維生素A結合，可以捕獲光線。視紫紅質最著名的應用是，嵌入在我們眼睛的視桿細胞中，使我們能夠在黑暗中視物。但另一種形式的視紫紅質可以幫助小生物(如藻類和細菌)吸收光線，從而產生化學能。

視紫紅質的蛋白質結構|銳景創意

研究人員從以色列加利利海採集微生物的DNA樣本，正是為了尋找第二類視紫紅質。

他們回到實驗室並對DNA進行篩選，以尋找編碼光反應蛋白的基因。當他們將視黃醛添加到DNA宿主的大腸桿菌中時，它變成了紫色——這表明可能存在視紫紅質。

研究人員上個月在Nature雜誌上宣布說，當他們對DNA進行後續測試時，他們發現了一種全新的食光蛋白，一種新型視紫紅質，被命名為太陽視紫紅質(heliorhodopsin)。

科學家們對太陽視紫紅質的工作原理尚不十分了解。為它編碼的DNA結構類似於為產生化學能的視紫紅質編碼的DNA。

但由於完成其光轉換周期需要很長時間，研究人員懷疑——與我們眼中的視紫紅質相似——它是一種光敏蛋白。

目前，他們能夠確定的是：新的蛋白質似乎無處不在，在細菌，藻類，古細菌，甚至地球上的土壤和主要水域內的病毒中都能找到。新的蛋白質家族甚至還出現在那些已知並不感光的細菌和微生物中。

光敏蛋白有非常廣闊的應用，從數據存儲到光遺傳學；後者使科學家能夠用光來操縱經過基因工程處理過的神經細胞。但首先要做的，他們必須解答感光蛋白質基本作用原理的問題。

本文譯自 sciencemag，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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