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阐明支持下一代光遗传学的光驱动钠泵的分子机制 ~ 开发有助于脑神经研究的光控制工具的进展 ~

新闻与主题

类别:新闻稿|发表于 2026 年 2 月 26 日


演示要点:

○ 源自海洋细菌的光驱动钠泵中的钠离子 (Na+) 使用时间分辨红外光谱阐明运输过程中分子结构的变化
○ 娜+运输关键反应中间体中的天冬酰胺残基和Na+的动态相互作用
○ 天冬氨酸残基附近的Na+是一种辅助运输的辅助机制

总结

V体育生命与应用化学系副教授 Yuji Furuya 及其同事利用时间分辨红外光谱来捕捉与光反应相关的分子运动作为振动,利用时间分辨红外光谱开发了光驱动钠泵“KR2”,有望成为一种受细胞内离子环境影响较小的神经抑制新方法。+我们已经阐明了运输过程中分子结构的变化。

光驱动钠泵“KR2”是2013年由神户英树教授(现任特聘教授)领导的研究小组在世界上首次从海洋细菌中发现的。+然而,详细的分子机制仍不清楚。

在这项研究中,Na+运输分子机制的详细分析表明第112位天冬酰胺残基是Na+据透露,它在粘合中发挥着重要作用。此外,参与运输的 O 中间体有两种状态 (O1和O2)。还有,娜+分开,Na在细胞外部第102个天冬氨酸残基附近解吸+协助发布过程。

这一结果是基础知识,将导致利用光抑制神经元兴奋性的光遗传学工具的进步以及钾泵突变体的性能增强,并有望应用于大脑功能的阐明和神经系统疾病的研究。

该研究成果于2026年2月26日发表在美国生物化学与分子生物学会开放获取期刊Journal of Biological Chemistry在线初稿上。
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研究概览图

▶详情(新闻稿文本)点击此处

论文信息

论文标题:KR2 泵送 Na⁺ 的机制见解:Asp102 和 Asn112 的不同作用以及两种 O 中间体中的视网膜变形
作者姓名:Sahoko Tomida、Rei Abe-Yoshizumi、Akimori Wada、Hideki Kandori 和 Yuji Furutani* *通讯作者
出版杂志名称:Journal of Biological Chemistry
DOI:101016/jjbc2026111313
网址:

术语表

(*1) 光遗传学
一种通过将光响应蛋白引入神经细胞并用光照射来人为控制细胞活动的技术。作为光敏蛋白,源自微生物的视紫红质被广泛使用。它们具有在光照下使离子进出细胞的功能,可以立即控制神经细胞的兴奋或抑制。与电刺激相比,它的特点是高时间分辨率和细胞选择性。目前,它已发展成为阐明大脑回路功能和研究行为所必需的基础研究方法,并有望在未来应用于神经系统疾病的治疗。

研究支持

这项研究得到了以下资助的支持:
• ​ 日本学术振兴会科学研究补助金 (JP24H00451)
•​ 文部科学省“大学研究强化推进事业(CURE)”(JPMXP1323015482)
• ​ 日本科学技术振兴机构 CREST“细胞操作”领域 (JPMJCR25B5)
• 太鼓基金会、立松基金会

联系信息

(研究相关)
V体育生命与应用化学系
古谷雄二副教授
电话:052-735-5127
邮箱:furutaniyuji[在]nitechacjp

(关于公共关系)
V体育企划公关科
电话:052-735-5647
邮箱:pr[在]admnitechacjp

*请将每个 [at] 替换为 @。


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