参考消息网7月5日报道 据欧洲新闻社6月29日报道，瑞士谢乐研究所生命科学中心的研究人员在一项全新研究中首次解析出人类视锥细胞视蛋白处于暗态下的三维空间结构，阐明其分子构型如何使其在光线照射下快速激活。

该研究成果刊发于美国《科学》周刊，为人类视觉及其演化规律带来重要的全新认知，也为目前缺乏有效疗法的多种视网膜疾病研究开辟新思路。

视锥细胞的视蛋白让人类得以辨识缤纷色彩：鲜红的草莓、翠绿的叶片、湛蓝的天空；同时帮助我们清晰辨识周遭所有物体，感知快速运动，比如列车疾驰、蜻蜓振翅飞行。这类物质是视网膜上对光线敏感的微小受体蛋白。然而，这类维系视觉的关键蛋白也常参与视网膜病变进程。

视网膜是人眼高清视觉的核心载体，每只眼球约有600万至700万个视锥细胞。其内部受体蛋白遇光激活，触发一连串信号级联反应，最终生成电信号交由大脑处理。该反应速度极快，依靠视锥视蛋白，人眼可以持续追踪高速移动的物体。

视锥细胞主要在光照充足的白天发挥作用，而在黄昏、夜间弱光环境下，则由视杆视蛋白(存在于视杆细胞内)接替感光工作。

人类色觉由三类视锥视蛋白介导，每一类分别适配可见光光谱不同波段：长波视锥(L视锥)对红光最敏感、中波视锥(M视锥)适配绿光、短波视锥(S视锥)对应蓝光。尽管仅有三类视锥细胞，人眼却能感知成千上万种色彩，根源在于三类视蛋白光谱敏感度相互叠加，大脑整合信号后形成完整色觉感知。

视锥视蛋白受光激活前的三维结构、超快响应背后的分子原理长期难以破解。这类受体分子动态性极强，即便处于黑暗环境也可能自发激活，很难分离得到结构均一、状态稳定的样本。

为避免样本意外激活，科研人员全程在极微弱红光环境开展研究，所用波长超出视锥视蛋白感光范围。该研究论文作者、谢乐研究所研究员波利娜·伊萨伊金娜和萨拉·施密特表示：“想要解析这类受体暗态三维结构、厘清其快速激活机制，我们必须攻克多项技术难题。研究团队整合冷冻电镜、超快激光光谱、生化与细胞实验，辅以计算模拟工具，完成受体结构设计与精细化解析。”

研究团队首次解析出人类视锥视蛋白此前未知的暗态三维结构，重点完成蓝敏和绿敏视蛋白非激活状态构型解析。红敏视蛋白虽未直接开展研究，但它与绿敏视蛋白基因同源性极高，二者大概率遵循相同分子作用原理。

想要理解视锥视蛋白瞬间将光脉冲转化为电信号的原理，需要剖析其内部结构排布。施密特解释：“每一个视锥视蛋白核心都含有视黄醛，这种感光分子是维生素A的衍生物。”

光线射入眼球后，能量传递至视黄醛，使其空间构型发生改变；进而激活光感受器，生成电信号传递至大脑，完成视觉信息处理。施密特表示：“我们获得的全新结构与功能数据证明，视锥视蛋白在演化上高度适配高速信号传导需求。”

视黄醛结合口袋构型是视锥视蛋白反应迅速的另一关键因素。以绿敏视蛋白为例，其视黄醛结合出入口空间相对开阔，光信号触发构象变化后，视黄醛可快速移位复位，为接收下一轮光脉冲做好准备；这种快速循环更新机制，让大脑能够实时刷新视觉画面信息。

这个科研团队还有新发现：蓝敏视蛋白的视黄醛结合位点空间约束更强，如同闭合“闸门”，大幅限制视黄醛分子活动。想要驱动视黄醛发生构型转变，就需要能量更高的光刺激；蓝光本身能量高于绿光、红光，恰好匹配该激活条件。与之对比，绿敏视蛋白内部视黄醛活动自由度更高，既能响应能量更低的绿光，甚至在无光条件下也可能出现自发激活。

该研究成果可为解析视锥细胞光感受器缺失、功能异常相关眼病搭建全新分子理论框架。研究团队希望该成果推动靶向视锥视蛋白新药研发，稳定视蛋白生理功能、延缓视力衰退。本次研究新发现也为精度更高的光遗传学疗法创造可能性：通过基因编辑改造感光蛋白，修复或调控细胞内部视觉信号通路。（编译/韩超）