阐明利用光将氢离子送入细胞的机制 - 对水分子“中继”支持的氢离子运输的期望及其在脑科学中的应用 -
新闻与主题
类别：新闻稿|发布于 2026 年 4 月 3 日
演示要点
○ 低温红外光谱阐明微生物视紫质的机制，利用光将氢离子带入细胞○ 发现蛋白质内部水分子形成的“氢键中继”支持高效的氢离子运输○ 为开发可用于控制神经元兴奋性和调节细胞内 pH 值的新型光遗传学 (*1) 工具提供指导
总结
先生V体育工学系伊藤勇马（博士生一年级）、西木野龙郎助理教授、神取英树特聘教授、古谷雄二副教授等来自欧洲分子生物学实验室（EMBL）的基里尔是欧洲分子生物学实验室（EMBL）的基里尔。通过与 Kovalev 博士的国际联合研究，我们阐明了“异视紫红质”（一种利用光将氢离子导入细胞的微生物视紫红质）的作用机制。正常情况下，细菌将氢离子排出细胞外，形成氢离子浓度梯度并产生能量，但异视紫红质具有将氢离子带入细胞的不寻常特性。在这项研究中，我们利用低温红外光谱揭示了水分子在蛋白质内部像链一样连接，形成“氢键中继”以有效传输氢离子。这种“氢键中继”在微生物视紫红质中也有报道，它将氢离子转运到细胞外，我们证明这是两者共有的分子机制。他们还透露，就在氢离子移动之前，氢键状态在释放和接收氢离子的位点之间发生变化。研究表明，这些水分子的排列和氢键的重组在氢离子的有效转移中起着重要作用。这些结果将有助于开发新的光遗传学工具，使更复杂的技术能够利用光有效激活神经元并控制细胞内细胞器的pH值，并有望在神经科学领域得到应用。
该研究成果于2026年4月3日发表在美国化学会国际期刊《物理化学快报》网络版上。
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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。
论文信息
论文标题：L/M 转变期间质子传导氢键网络的形成NS光诱导 FTIR 光谱发现 XeR作者姓名：Yuma Ito、Kirill Kovalev、Tatsuro Nishikino、Hideki Kandori 和 Yuji Furutani**通讯作者出版期刊名称：The Journal of Physical Chemistry LettersDOI：101021/acsjpclett6c00234网址：
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、JP21H04969）• 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、电子邮箱：furutaniyuji[在]nitechacjp
（关于公共关系）V体育企划公关科电话：052-735-5647 电子邮件：pr[在]admnitechacjp
*请将每个 [at] 替换为 @。
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