通过钻石光源 在偏振光下观察到的AR3晶体(左)
信用:根据《自然通讯》的条款和条件，图片的版权归作者所有 一个国际研究小组首次利用钻石光源的I24和B23光束线，以前所未有的分辨率可视化了光敏蛋白archaherhodopsin-3(AR3)
光感受器由生长在死海的一种生物——鸡眼卤红菌表达，但最著名的是它在光遗传学实验中的应用，在该实验中，它被用来沉默单个神经元和检测细胞膜电压的变化
这些新结构为神经科学、细胞生物学等领域的新工具和新方法的开发开辟了道路
在他们今天发表在《自然通讯》上的论文中，研究小组报道了AR3基态的第一个结构
在这种状态下，蛋白质被配置为每吸收一个光子就运送一个氢离子穿过细胞膜
研究小组还能够使感光细胞以第二种构象结晶，这种脱敏状态是AR3在长时间没有光的情况下采用的
对应作者教授
牛津大学的安东尼·沃茨说；“我们为这些AR3结构实现的卓越分辨率，1
07对于基态，是蛋白质数据库中迄今为止保存的野生型膜蛋白中最高的
这种性质使我们能够直接观察受体内部水分子的复杂分布，并描述它们形成的复杂氢键网络的功能意义，这对许多生物分子而不仅仅是光受体很重要
AR3中的这些网络涉及与视网膜基团和氨基酸侧链的相互作用，在这篇论文中，我们展示了它们是如何在蛋白质的基态和脱敏态之间改变的
" AR3脱敏态(pic 1)和基态(pic 2)视网膜(粉红色)构象的比较
信用:根据《自然通讯》的条款和条件，图片的版权归作者所有 解释AR3蛋白的重要性
胡安·弗朗西斯科·巴达·华雷斯评论；“在过去的十年中，光遗传学令人兴奋的发展引起了全世界科学家对AR3的强烈兴趣
这种蛋白质的突变体通常用于神经科学实验，以选择性地沉默单个神经细胞，并检测跨膜电压的变化
然而，这些突变体是在不知道蛋白质本身结构的情况下设计的
我们的数据为结构生物学家和蛋白质工程师提供了AR3的“蓝图”，因此，我们可以预期新的光遗传学工具的开发会有显著的加速
" 合著者Dr
国家物理实验室的伊莎贝尔·莫赖斯补充道: “非常高分辨率的衍射数据使我们能够非常详细地观察感光器内几个关键氨基酸和单个水分子的运动自由度
解决AR3结构是非常具有挑战性的，因为我们可以在原子分辨率下区分复杂的特征
蛋白质内部的许多氨基酸侧链在不止一个位置或方向上被分解，表明它们对蛋白质功能的重要性
了解这些群体的动态是理解致敏和脱敏过程如何发生的关键
" AR3脱敏态(pic 1)和基态(pic 2)视网膜(粉红色)构象的比较
信用:根据《自然通讯》的条款和条件，图片的版权归作者所有 团队解决的高分辨率晶体结构对于理解蛋白质的工作原理至关重要
如果没有牛津郡迪科特附近的英国国家同步加速器“钻石光源”的最新微聚焦光束线，就不可能获得如此高质量的衍射数据
该小组与钻石公司的几位专家密切合作
“牛津和NPL团队开发的微晶非常适合I24束线的功能
使用钻石公司的DIALS软件开发小组开发的软件，我们能够将多个晶体的衍射图像结合起来，获得完整的数据集
精确的微聚焦x光传递和先进的数据分析相结合，使我们能够将最终结构的分辨率推向极限
钻石高级束线科学家博士说
丹尼·阿克福特
总之，教授
瓦特补充道:“这是一项引人入胜的研究
很高兴在英国和世界各地与这么多专家同事一起工作
我们现在不仅对AR3的两种重要功能状态的结构有了非常详细的了解，而且获得的见解加深了我们对许多其他受体蛋白中敏化和脱敏过程是如何发生的理解
"
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