“为什么我们能区分红色和绿色？”阐明灵长类色觉的分子结构——在原子水平上确定红绿视锥视觉物质的结构，逼近30纳米的奥秘——

V体育/日本科学技术振兴机构 (JST)/东京大学/京都大学/关西医科大学/东北大学

演示要点

● 世界首创：在原子水平上阐明灵长类动物“红色”和“绿色”视觉物质的三维结构（暗态）
● 确定了仅三个氨基酸控制“颜色辨别”的机制
● 发现视锥细胞独特的“水平孔”结构：提供快速视觉再现的关键
● 期待将理解色觉多样性应用于下一代药物发现和治疗策略

摘要

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术语表

(注1)锥体视觉物质
一种颜色感应蛋白，存在于灵长类动物（包括人类）视网膜的“视锥细胞”中。光有红、绿、蓝三种，每种颜色都会对特定波长的光做出反应，大脑会区分颜色。另一方面，在黑暗处发挥作用的视觉物质被称为“视杆视觉物质（视紫红质）”。

（注2）冷冻电子显微镜单颗粒分析
一种在 -180°C 以下快速冷冻状态下观察蛋白质等生物分子并通过电子显微镜拍摄的大量分子图像确定其三维结构的方法。即使对于难以结晶的不稳定蛋白质，也可以在原子水平上捕获精确的结构。

(注3)量子化学计算
一种根据量子力学原理计算分子内电子行为来预测材料特性的方法。这项研究用于精确分析蛋白质内部复杂的静电环境如何影响视网膜吸收的光能（波长）。

（注4）视网膜（发色团）
一种由维生素 A 制成的小分子，可以捕获光线。它结合在视觉材料蛋白质内部，并在吸收光时改变其形状。它充当一个开关，导致整个蛋白质的结构发生变化，从而产生视觉信号。

(注5)偶极矩
显示分子或氨基酸残基内部正电荷和负电荷偏向的大小和方向的指数。在这项研究中，我们发现红色视锥细胞特有的氨基酸“电偏压”的方向通过与视网膜的相互作用将波长移向更长的波长。

（注6）结构空隙（水平孔结构）
从蛋白质分子内部通向外部（膜一侧）的小间隙。这项研究表明，锥体视觉物质可能充当驱逐因光而变性的视网膜并快速引入新视网膜的“端口”。

论文信息

论文标题：锥视色素光谱调谐和视网膜交换的结构见解
作者姓名：Sayaka Ohashi、Kota Katayama*、Asato Kojima、Xuchun Yang、Masahiro Fukuda、Filippo Sacchetta、Ryoji Suno、Yukihiko Sugita、Nipawan Nuemket、Suhyang Kim、Kazuhiro Kobayashi、Hiroo Imai、So Iwata、Eriko Nango、Takuya Kobayashi、Takeshi Noda、 Massimo Olivucci*、Hideaki E Kato*、Hideki Kandori*
*通讯作者
出版杂志名称：科学
发布日期：2026 年 6 月 25 日
DOI：101126/scienceadz3996
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致谢

本研究是 JST 新兴研究支持项目（项目编号：JPMJFR240U、JPMJFR204S）、JST 战略创意研究推广项目 CREST（项目编号：JPMJCR25B5、JPMJCR1753、JPMJCR21P3、JPMJCR23B1）和 JST 战略创意研究推广项目的一部分。 PRESTO（项目编号：JPMJPR19G4、JPMJPR24OF）、“JST战略基础研究推进项目ACT-X（项目编号：JPMJAX222F）”、“JSPS科学研究补助金（项目编号：JP20H05440、JP21H04969、JP22H00400、JP25H01338、JP） 24H02262、JP25K09525、JP26H00459、JP26H00461、JP19H03428、JP24K02231、JP24K18060、JP25H02243、JP21H05111、JP21H05112、 JP26K18246、JP25KJ1446、JP24KJ0981）”、“加速实现再生医学、细胞治疗和基因治疗的AMED计划（项目编号：JP24bm1123057）”、“AMED-BINDS生命科学和药物发现研究支持基础设施项目（项目编号：JP23ama121001） JP23ama121002、JP24ama121001、JP24ama121002)"、"AMED药物发现平台推进研究项目(项目编号：JP26ak0101309h0001)"、"文部科学省/跨学科开发中心形成计划/多尺度量子-经典界面研究联盟(项目编号：JPMXP1323015482)"、 “京都V体育人类行为进化研究所该项目得到了‘联合利用研究项目’、‘京都V体育研究合作财团’、‘中山人类科学振兴财团’、‘中岛纪念国际财团’、‘光化学技术研究财团’、‘安斯泰来病理学和代谢研究小组’、‘风人研究鼓励小组’的支持。

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