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品尝光的味道:刘剑峰课题组在细胞杂志《Cell》主刊上报道一种超敏感的新型光受体

时间:2016-11-19     浏览次数:

    在生命学院刘剑峰教授指导下,生命学院教育部分子生物物理重点实验室2009级博士生龚建科同学,经过5年半的辛勤努力,发现了秀丽线虫(C.  elegans中一种高效的新型光受体LITE-1。这个受体是和味觉受体同源的,但是可以特异的吸收紫外光。LITE-1吸收光的能力比人眼睛中的光受体蛋白——视网膜蛋白(Rhodopsin)强50倍,同时比已知的在植物和细菌中发现的其他光受体蛋白吸收光的能力高10-100倍左右。由于LITE-1具有高效的吸收紫外光的特性,该项研究预示着LITE-1和相关多肽可以作为全新的、无毒副作用的防晒霜添加剂以保护皮肤避免受到紫外线的伤害,相关专利已经申请。该项研究成果于20161117日,在线发表于《细胞》杂志(Cell)主刊上,研究论文标题为线虫中与味觉受体同源的LITE-1是一种光受体” (The C.elegans taste receptor homolog LITE-1 is a photoreceptor)

    对于许多生物而言,把环境中的各种光线变成生物信号让细胞感知的能力是生存的关键,例如:光刺激细菌中的DNA修复和其代谢的变化;单细胞生物的光回避反应;植物中的光合作用和在动物视觉和非视觉的光感知。线虫是一种研究动物如何感知外界信号传导的模式生物。虽然线虫没有已知的光传导系统,但是它们能对蓝光或者更短波长的紫外光有快速且强烈的反应。该研究成果表明,LITE-1 能直接吸收紫外光,UVAUVBLITE-1吸收光的能力非常高效。一般的光受体蛋白,如视网膜蛋白,吸收光是通过与其结合的视黄醛(Retinal)来实现的,但是LITE-1 吸收光是通过受体本身的构象变化来实现的。受体上的两个色氨酸对受体的光吸收能力至关重要,在同一家族的其他味觉受体上引入这两个色氨酸可以促进这些受体的光吸收能力。并且LITE-1 虽然有7次跨膜结构,但是它跟传统的7次跨膜的G蛋白偶联受体(GPCR)有着相反的细胞膜内外的拓扑学结构。

    该研究工作得到了国家自然科学基金项目重点基金、国际合作重点基金、教育部111创新引智项目以及教育部创新团队发展计划大力支持。

    据悉,自2010年开始,生命学院教育部分子生物物理重点实验室刘剑峰教授课题组,以秀丽线虫为模式动物研究膜受体调控的神经生物学。目前已经取得多项研究成果并培养了多名优秀博士生和博士后,相关研究成果分别发表在《细胞》(Cell)(2013) 、《细胞代谢》(Cell Metabolism)(2013年)、《细胞报告》(Cell Reports(20152) 、《自然通讯》(Nature Communications(20151篇;20161)和《神经元》(Neuron)(20161篇)上。本项目组希望更多有志于从事生物学研究的优秀青年学生加入我们研究团队。