人类色觉取决于视网膜中的三种视锥细胞。虽然这三者都含有相同的光吸收分子，11-顺式-视网膜，周围蛋白质的差异决定了对红光、绿光或蓝光的敏感性。理解这些微妙的蛋白质差异如何产生如此精确的颜色辨别一直很困难，因为锥状色素高度不稳定，并且在结构上难以研究。

现在，由日本V体育副教授 KATAYAMA Kota 领导的研究人员检查了食蟹猕猴的红色和绿色视锥细胞色素 (食蟹猴)，其色觉系统与人类的色觉系统非常相似，并发现仅三个氨基酸取代就可以解释两种色素之间几乎全部 30 nm 的光吸收差异。

研究团队包括来自锡耶纳大学和鲍林格林州立大学的 OLIVUCCI Massimo、来自东京大学的 KATO Hideaki 和来自V体育的 KANDORI Hideki。这项研究发表于2026 年 6 月 25 日第 392 卷第 6805 期。

"这项研究报告了灵长类动物红色和绿色敏感视锥视觉色素在黑暗状态下的第一个三维结构。从长远来看，这些知识可能有助于研究人员了解遗传变异如何改变颜色感知并导致色觉缺陷和其他视觉障碍，”片山博士说。

猕猴和人类的红色和绿色视锥细胞色素共享约 98% 的氨基酸序列，并保留已知影响颜色敏感度的关键残基，使它们成为研究人类色觉的有用模型。

为了确定红色和绿色视锥细胞色素吸收不同波长光的原因，研究人员比较了它们的结构，并为拥有光吸收性视网膜发色团的蛋白质区域建立了详细的计算机模型。他们专注于颜料之间不同的三个氨基酸位置，创建了突变蛋白，其中这些残基被红色颜料中的残基取代，并分析了这些取代如何影响光吸收。

实验表明，红绿光谱位移主要由三个氨基酸取代控制：A180S、F277Y 和 A285T。这些取代不会显着改变视网膜发色团的形状。相反，它们改变了周围的静电环境，导致每种颜料吸收略有不同波长的光。最大的效果来自于将带有羟基的苏氨酸残基放置在视网膜发色团附近。

研究人员还在视锥细胞色素中发现了一个以前未知的面向膜的开口，而视紫红质是负责弱光视觉的视杆细胞色素，而这种开口是不存在的。这个开口可能有助于解释为什么视锥细胞色素再生得更快，从而能够在强光下实现连续的色觉。

"小序列变化通过重塑视网膜发色团周围的静电环境来调节颜色，而不同的膜访问途径可以实现有效的视网膜交换和快速视觉色素再生，”片山博士说道。

这些发现表明发色团周围环境和视锥色素结构的微妙变化如何实现精确的颜色辨别和快速再生。研究人员表示，这些结构见解也可能为未来针对视觉光感受器和其他 G 蛋白偶联受体的药物发现工作提供信息。

参考

原始论文标题	锥视色素光谱调谐和视网膜交换的结构见解
期刊	科学
DOI
最新文章发布日期	2026 年 6 月 25 日

关于日本V体育助理教授 KATAYAMA Kota

博士。 KATAYAMA Kota 是V体育生命科学和应用化学系的副教授，并在该校获得了博士学位。 2013 年获得工程学博士学位。他领导 KATAYAMA 实验室，该实验室专注于了解视锥视觉色素如何在分子水平上实现色觉。 KATAYAMA 博士在该领域发表了广泛的著作，并获得了 2024 年 NITech 员工特别奖章。他的长期目标是揭示色觉的分子原理，并为未来的视觉障碍研究和治疗开发提供结构基础。

资金信息

这项工作得到了中山人类科学基金会的支持；中岛基金会；光电科学与技术研究基金会；安斯泰来代谢紊乱研究基金会；风里研究基金会； JP23ama121002、JP24ama121002、JP23ama121001 和 JP24ama121001)； JSPS KAKENHI（授权号：20H05440、21H04969、22H00400、25H01338、24H02262、变革性研究领域补助金（21H05111、21H05112）；文部科学省促进联合使用/研究系统项目的发展：联盟卓越研究大学（CURE、JPMJPR19G4、JPMJPR24OF）；JST JST ACT-X（JPMJAX222F）； JPMJCR21P3、JPMJCR23B1）、欧盟 MUR PNRR“基于 RNA 技术的基因治疗和药物国家中心”（CN00000041，CN3 RNA - Spoke 6）、美国国家科学基金会（CHE-2102619）、意大利大学和研究部（PRIN 2022、2022K3AY2K）、鲍林格林州立大学的光化学科学、京都大学人类行为进化起源中心 (EHUB)、京都大学研究协调联盟探索未来视野的合作研究计划和研究单位，以及支持电子显微镜和 X 射线晶体学的 BINDS 计划。

联系方式

片山幸太助理教授

电子邮件：katayamakota[at]nitechacjp
电话：+8152-735-5218

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