科学家在绿藻中发现了一种不寻常的新光传感器

就像陆地植物一样，藻类利用阳光作为能量。许多绿藻在水中很活跃；他们可以靠近光，也可以远离光。为此，它们使用特殊的传感器(光感受器)来感知光线。

对这些光传感器长达几十年的研究在2002年取得了第一次成功：当时在法兰克福马克斯-普朗克生物物理研究所的Georg Nagel和他的合作者发现并描述了藻类中两种所谓的通道视紫红质。这些离子通道吸收光线，然后打开并运输离子。它们以视紫红质命名，视紫红质是人类和动物的视觉色素。

现在，藻类中的第三只“眼睛”已经为人所知：研究人员发现了一种具有意想不到特性的新型光传感器。阿明哈尔曼教授(比勒费尔德大学)和乔治内格尔教授(JMU朱利叶斯-马克西米利安-维尔茨堡大学)的研究小组在《BMC生物学》杂志上报告了这一发现。

光照减少cGMP的产生。

令人惊讶的是，新的光感受器不是被光激活而是被抑制。它是鸟苷酸环化酶，一种合成重要信使cGMP的酶。当暴露在光线下时，cGMP的产生会严重减少，导致cGMP浓度降低——这正是人眼视紫红质吸收光线时的情况。

新发现的传感器由光和ATP分子调节。这种“双组分系统”在细菌中是众所周知的，但在更高级的进化细胞中却不知道。研究人员将新的光感受器命名为“双组分环化酶视蛋白”，简称2c-cyclop。他们在两种绿藻莱茵衣藻和团藻中发现了它。

卵母细胞和藻类显示的功能

“多年来一直有遗传数据，从中我们可以得出结论，绿藻中的视紫红质肯定比以前表征的更多，”Georg Nagel解释道。只有在莱茵衣藻中，十二种蛋白质序列被归属于视蛋白，视蛋白是视紫红质的前体。

“到目前为止，还没有人能够证明这些光传感器的功能，”Nagels的联合研究员Shiqiang Gao博士说。只有来自比勒费尔德和维尔茨堡的研究团队在这方面取得了成功：他们在蟾蜍爪蟾和球形藻类团藻的卵母细胞中安装了新的视紫红质。在这两种情况下，它的功能可以显示和表征。

光遗传学的观点

作者认为2c-Cyclop光学传感器为光遗传学提供了新的机遇。利用这种方法，活组织和生物体的活动可以受到光信号的影响。通过光遗传学，细胞中的许多基本生物学过程已经被阐明。例如，它为帕金森病和其他神经系统疾病的机制提供了新的见解。她还带来了对自闭症、精神分裂症、抑郁或焦虑的新见解。

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