由哈尔滨工业大学生命科学中心何元政教授和他的团队完成的一项课题《阳光视紫红质蛋白48C12的晶体结构》，日前发表在最新一期国际著名期刊《细胞研究》(影响因子 17.8)上。专家评价指出，这一阳光视紫红质蛋白的生理功能首次获得了解析和阐明，为今后开发设计新型光遗传学工具调控神经元活动，进而用于帕金森症等某些神经性疾病的治疗，提供了新的理论基础。何元政为本文通讯作者，路阳、爱德华、周为并列第一作者。

据专家介绍，视紫红质蛋白是一种重要的信号膜蛋白分子，分为动物视紫红质蛋白和细菌视紫红质蛋白。前者在动物的视觉形成中有重要作用，而后者中的离子泵型、离子通道型蛋白被广泛应用于光遗传学中，有助于微生物利用光能开展能量代谢和驱动、调节各种生理活动。2018年，有学者成功鉴定出了一种全新的微生物视紫红质蛋白——阳光视紫红质蛋白，并发现与现今所有视紫红质蛋白的同源率非常低；更重要的是，不同于传统的动物视紫红质蛋白和细菌视紫红质蛋白，这种新型视紫红质蛋白的氮端朝向胞内，而羧端则面向胞外，其完全反转的拓扑“构造”引起了相关领域学者的极大关注。

作为国内目前唯一从事微生物视紫红质蛋白结构研究的课题组，何元政团队紧紧抓住这一重大线索，对阳光视紫红质蛋白的结构特征和丰富信息进行了解码。他们通过先进的膜蛋白结晶和X光衍射技术手段，发现阳光视紫红质蛋白有着独特的二聚体构象和与其他微生物视紫红质蛋白完全相反的膜分布的拓扑“架构”，同时揭示了其质子泵和离子通道关闭的关键机制。何元政等人观察到，与其他微生物视紫红质蛋白的表现差异是：阳光视紫红质蛋白迄今尚未发现具有质子泵和离子通道的活力，这是因为其质子泵和离子通道关键位点的氨基酸具有很强的疏水性，由此阻挡了质子泵和离子通道的打开。

长期以来，何元政教授团队一直利用各种结构生物学手段，包括X光衍射和当前新兴的冷冻电镜技术，阐释各种受体蛋白结构、信号传递的原理和奥秘。此项研究成果首次破译了微生物阳光视紫红质蛋白全新的二聚体构象，掌握了阳光视紫红质蛋白的具体生理功能，为今后开发潜在的高效光遗传学工具，以及对相关神经疾病的诊治和新药研发奠定了理论基石。现阶段，何教授团队正在利用已知的结构信息，对新型微生物阳光视紫红质蛋白进行功能改造，以期对神经元的活动做出精确调控，从而为未来医工领域的成果转化提供可能。