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Charité - UniversitätsmedizinBerlin的研究人员在分子水平上证明了特定蛋白质如何将光信号转换成细胞信息。他们的研究结果扩大了对植物和细菌如何适应光照条件变化的理解，光照条件调节光合作用等基本过程。他们的研究成果发表在Nature Communications上。
植物色素是负责将光转换成细胞信息的蛋白质。这些光感受器存在于植物，真菌和细菌中，它们利用光来调节基本的生理过程。植物色素包含一种称为发色团的光敏四吡咯分子，当暴露于非常特定波长的光时，其发生变化。蛋白质检测到这些变化并实施进一步的结构重排。激活和失活途径是响应光而触发的，导致结构转换的复杂过程。
研究人员使用X射线晶体学来确定暗适应的光敏色素光感受器的三维结构，并继续将这种结构与其适应光的状态进行比较。为此，研究人员首先创造了一种蛋白质的结晶形式，然后用X射线照射。通过蛋白质 结构分析，研究人员能够计算分子内原子的位置。他们的工作结果显示了单个氨基酸在光诱导的这些蛋白质的激活和失活中的贡献。“我们的研究已经提供了基本的结构数据，这将增强我们对环境信号传递到生物体的方式的理解。这些是重要的见解，特别是如果我们希望能够将光感受器用于未来的临床应用，”该研究的首席研究员Patrick Scheerer博士。
一种潜在的应用将是肿瘤学领域，其中光感受器可用于可视化癌组织。这将基于它们在可见光谱的红色和近红外区域吸收和发射光的能力。鉴于近红外光在人体组织中具有更大的穿透深度，因此可以使用植物色素来非侵入性地观察更深层的组织细胞并且没有副作用。光感受器也可以证明适合作为在分子水平上治疗遗传疾病的光控工具。为了进一步探索这些潜在的应用，Scheerer博士及其团队希望利用未来的研究来更好地了解光敏色素荧光(这些光感受器的另一个特性)，以及探索其结构转化的其他方面。
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