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一种用于检测视紫红质P23H突变体拯救与降解的高通量药物筛选策略
摘要： P23H突变视蛋白的固有不稳定性约占常染色体显性视网膜色素变性病例的10%。本研究旨在建立一套可靠的全面筛选策略，评估通过稳定或加速该突变视紫红质降解能否挽救表达此突变蛋白的视杆光感受器。这些策略有望发现活性化合物并阐明抑制靶标降解或增强靶标折叠等关键生物过程的分子机制。 方法：我们开发并验证了基于细胞的生物发光报告基因检测法，用于高通量筛选促进P23H突变视蛋白稳定化或降解的化合物，辅以免疫印迹和成像分析进行验证。 结果：建立了两种经验证的P23H突变视蛋白稳定化检测法（基于β-半乳糖苷酶互补反应和生物发光共振能量转移技术），以及两种评估突变蛋白降解的检测法（基于荧光消失和ALPHA免疫检测）。细胞成像显示突变视紫红质的亚细胞定位，免疫印迹则揭示了P23H突变视蛋白聚集状态和糖基化的变化。 结论：研究表明这些初始高通量筛选及后续检测能有效识别治疗性活性化合物（即使针对突变视紫红质这类难靶标的蛋白）。这些检测方法具有良好的可扩展性且已通过模型化合物验证。结合自动化成像与经典免疫检测的高通量筛选技术，可进一步解析这种重要视觉系统蛋白生物合成与降解过程中的多个步骤和通路。
关键词： 眼药理学、视网膜变性、G蛋白偶联受体、光转导、视杆细胞、视紫红质、错误折叠蛋白
更新于2025-11-21 11:20:48
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分子相互作用及视紫红质突变（G90→D90）对阻碍眼睛暗适应的影响：夜盲症信号传导机制的比较结构层面研究
摘要： 针对夜盲症，研究人员对G蛋白偶联受体视紫红质、转导蛋白和阻遏蛋白之间的相互作用进行了详细的结构探索。视紫红质负责弱光视觉，而点突变（G90→D90）会导致其光转导过程发生不利变化。研究利用经过验证的三种蛋白质三维模型，在突变及相互作用后，视紫红质获得了更高的稳定性（通过热力学能量计算、静电表面势和溶剂可及面积评估），从而与转导蛋白产生强烈相互作用。突变视紫红质的构象转换也显示出稳固的构象特征——310螺旋比例减少，同时纯α-螺旋和β-折叠的比例增加。所有评估结果均通过配对T检验得到验证。 视紫红质N端区域的糖基化位点Glu33在整体相互作用模式中起主要作用。野生型视紫红质的Arg69与Glu33参与离子相互作用，该离子相互作用在突变后依然保留。野生型视紫红质的Cys323（C端残基）与Arg69形成氢键。在非突变情况下，Cys323对细胞信号传导模式具有特殊支持作用，且夜盲症患者不存在此机制。突变视紫红质的Ser297与Tyr43位于螺旋结构中，与转导蛋白的Thr32相互作用，在激活的相互作用状态下（即使在黑暗环境中）仍能维持稳定构象。Ser297紧邻位于NPXXY基序（信号转导"激活开关"）的视网膜附着位点Lys296。因此，这项研究揭示了光转导过程的分子层面机制——该机制在眼科领域具有重要地位，可能为预防此类突变的药物研发开辟新前景。
关键词： 视紫红质、热力学稳定性、构象涨落、突变影响
更新于2025-09-23 15:23:52
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视紫红质在黑腹果蝇生物钟光感受中的作用
摘要： 光线深刻影响动物的生物钟和活动水平。随着24小时内光照强度和光谱组成的系统性变化，光线还表现出显著的随机波动（噪声）。因此，利用光线作为生物钟的授时因子是一项复杂任务——这或许解释了为何动物会采用多种光感受器来校准其生物钟。果蝇（黑腹果蝇）拥有感光的隐花色素和七种视蛋白，它们共同参与光信号检测。我们综述了视蛋白在生物钟授时中的作用，以及光线对活动的直接影响，重点关注新发现的视蛋白7（Rh7）。研究证据表明：复眼第8受体细胞及视网膜外霍夫鲍尔-布赫纳小眼中的视蛋白6，在使果蝇生物钟与明暗周期保持适当相位同步方面起主要作用。我们就近期关于视蛋白7的矛盾发现展开讨论，并通过原始数据证实其在复眼和脑部的功能：虽然脑部视蛋白7在校时中作用较小，但复眼中的该蛋白对精细调节光敏感度、防止强光引发过度反应具有关键意义。
关键词： 视网膜电图、视紫红质、同步化、视网膜、视紫红质7、免疫细胞化学
更新于2025-09-23 15:22:29
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古老视网膜蛋白家族"未见其形先知其性"被揭示
摘要： 视紫红质是一类古老的光敏膜蛋白，通过结合视黄醛生色团形成可吸收可见光的色素。光吸收会触发共价结合于蛋白质跨膜核心区域的生色团发生异构化，这一过程驱动蛋白质构象变化。1型视紫红质也称为微生物视紫红质，包括著名的古细菌光驱蛋白泵——细菌视紫红质。2型视紫红质（或动物视紫红质）则包含作为视觉色素存在于大多数动物（包括人类）中的感光视紫红质。1型和2型视紫红质均具有典型的七次跨膜螺旋多结构域结构，其氨基末端尾部位于细胞膜拓扑结构外侧。视紫红质利用光能执行多种功能，包括离子泵送、通道活性调控、偶联酶系统激活以及视觉光感转导。Pushkarev等人最新报道发现了一类全新的微生物视紫红质，为阐明他们命名为"螺旋视紫红质"的广阔新视紫红质类别开辟了可能。
关键词： 嗜盐视紫红质、视黄醛色基、光感测、膜蛋白、视紫红质
更新于2025-09-23 15:21:21
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使用红移视黄醛类似物重构的微生物视紫红质中具有强pH依赖性的近红外荧光
摘要： 近红外（NIR）驱动的视紫红质在光遗传学及其他光生物技术发展中具有重要价值，如人工光合作用和深层组织电压成像。本研究报道了一种含近红外活性视黄醛类似物（PR:MMAR）的质子泵蛋白视紫红质（PR），其展现出量子产率达3.3%的强近红外荧光——该数值是天然PR的130倍（Lenz, M. O.等，《生物物理学报》2006, 91, 255?262），也是QuasAr和PROPS电压传感器（Kralj, J.等，《科学》2011, 333, 345?348；Hochbaum, D. R.等，《自然-方法》2014, 11, 825?833）的3?8倍。该近红外荧光在pH 6?8.5范围内呈现显著依赖性，提示MMAR结合蛋白可作为超灵敏的近红外驱动pH和/或电压传感器。飞秒瞬态吸收光谱显示：近红外激发下PR:MMAR具有异常长的310皮秒荧光寿命且无异构化光产物，与高荧光量子产率相符。受激拉曼分析表明，近红外吸收物种源于保守天冬氨酸的质子化——MMAR中额外的甲氨基促进了电荷离域和键长均一化，本质上形成了次级质子化席夫碱。这使得共轭主链上的键长变化显著减小，赋予C13═C14键更强的单键特性并引起生色团结构形变，从而阻碍光诱导异构化并延长荧光寿命。我们的研究从分子层面阐明了PR:MMAR中吸收/发射波长、异构化与荧光之间的关系。由于酸化作用增强了共振态，这解释了近红外发射的强pH依赖性。
关键词： 受激拉曼分析、荧光、电压传感器、视紫红质、光遗传学、人工光合作用、蛋白视紫红质、飞秒瞬态吸收光谱、pH传感器、近红外、电压成像
更新于2025-09-23 15:21:01
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I307N视紫红质小鼠的临床相关结局指标：一种可诱导常染色体显性视网膜色素变性模型
摘要： 目的：I307N视紫红质（Rho）小鼠是一种光诱导的常染色体显性视网膜色素变性（adRP）模型，可用于治疗测试。我们采用频域光学相干断层扫描（SD-OCT）研究了该小鼠视网膜病变的时间进程。 方法：在光损伤后30天内进行SD-OCT检测；通过视网膜电图（ERG）评估光感受器功能。利用ImageJ软件分析视网膜反射率，采用光镜和电镜观察视网膜结构。通过免疫组化染色突触素和紧密连接蛋白-1评估神经纤维层和视网膜色素上皮（RPE）损伤，利用凝集素染色评估视网膜血管。 结果：视网膜退变随光照时间延长而加重。SD-OCT显示光照后第1天视网膜厚度增加，第8天外核层（ONL）开始丢失，鼻侧和下侧视网膜病变最严重。光照后1天即出现SD-OCT高反射信号，与ONL结构紊乱、光感受器染色质凝聚、外界膜断裂及外节排列异常相关。外丛状层突触回缩和视网膜下脱离吸收导致视网膜变薄。RPE保持完整，但光照后可见主要视网膜血管萎缩。 结论：通过SD-OCT等指标对I307N Rho小鼠视网膜退变的时间进程分析，有助于将该模型应用于临床前疗效研究和机制研究。
关键词： SD-OCT（谱域光学相干断层扫描）、视紫红质、视网膜电图、视网膜色素变性、高反射性
更新于2025-09-23 15:21:01
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果蝇光感受器中视紫红质水平的维持及光转导过程需要蛋白激酶D
摘要： 在果蝇光转导过程中，G蛋白偶联受体（GPCR）视紫红质（Rh1）通过G蛋白偶联激活磷脂酶C（PLC），将光子吸收转化为电信号。质膜中Rh1的水平对正常光敏感度至关重要。本研究发现蛋白激酶D（dPKD）调控成年感光细胞中Rh1的稳态。尽管dPKD功能缺失突变体（dPKDH）的眼睛发育和视网膜结构未受影响，但其表现出Rh1水平升高。值得注意的是，尽管Rh1水平升高，这些果蝇的光电反应却未出现缺陷。相比之下，感光细胞质膜中另一种跨膜蛋白瞬时受体电位（TRP）的水平在dPKDH中未发生改变。结果表明dPKD对眼睛发育非必需，但对维持成年感光细胞中Rh1水平具有重要作用。
关键词： 视网膜电图（ERG）、光转导、视网膜变性、视紫红质、果蝇、视紫红质负载囊泡（RLVs）、蛋白激酶D
更新于2025-09-24 07:36:20
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通过异源作用光谱学揭示蝴蝶长波长敏感视觉视蛋白中螺旋III介导的光谱调节
摘要： 基于视蛋白的色素吸收光谱通过生色团与周围氨基酸残基的相互作用，从紫外区调节至红光区。脊椎动物和无脊椎动物均拥有长波敏感（LWS）视蛋白，这些蛋白是涉及"红色"感知的色觉基础。LWS视蛋白在两个谱系中独立进化，表明其光谱调节机制具有多样性。通过野生型（WT）和突变体视蛋白重组色素的光谱分析，脊椎动物LWS视蛋白的光谱调节机制已得到充分阐明。然而由于难以获得重组色素，昆虫等无脊椎动物LWS视蛋白的调节机制尚不明确。本研究通过分析视蛋白表达培养细胞中第二信使的光依赖性变化，成功解析了异源作用光谱，解决了这一难题。我们发现蝴蝶Papilio xuthus的两种LWS视蛋白WT（PxRh3和PxRh1）吸收峰波长分别位于570 nm和540 nm附近。系列嵌合突变体分析表明，螺旋III对产生这两种LWS视蛋白约15 nm吸收峰波长差异起关键作用。进一步针对螺旋III的定点突变显示，第116位和120位氨基酸残基（采用牛视紫红质编号系统）参与PxRh1和PxRh3的光谱调节，提示其调节机制与灵长类LWS视蛋白存在差异。
关键词： 红色敏感度、视紫红质、色觉、趋同进化
更新于2025-09-19 17:13:59
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揭示磷酸化作用下G蛋白偶联受体视紫红质的构象转变
摘要： G蛋白偶联受体（GPCRs）已进化为高度专业化的细胞机器，能够根据多样化刺激调控生物效应。具体而言，当蛋白质局部位点发生结构扰动时，它们会引发多重通路反应。GPCRs通过整合中心跨膜拓扑结构与生化修饰的协同策略实现精确功能调控。然而，由于缺乏能表征生化修饰后受体动态变化的精准探测技术，后者（生化修饰）的具体作用尚未被解析。已知磷酸化是GPCRs中关键的生化修饰之一，可通过与阻遏蛋白结合促进受体脱敏。本研究采用全原子分子动力学（MD）模拟方法，在膜环境中研究视紫红质受磷酸化诱导的构象动力学变化。值得注意的是，我们对非磷酸化与磷酸化视紫红质结构的对比分析显示：C端区域磷酸化增强了受体稳定性，进而导致跨膜螺旋胞外部分开放。此外，通过监测不同磷酸化状态数量发现，少量磷酸化残基不足以引发胞外区域适当的构象变化。鉴于磷酸化会介导受体脱敏及配体循环，本发现为配体从受体退出的机制构象动力学提供了重要见解。
关键词： 构象动力学、分子动力学模拟、G蛋白偶联受体、磷酸化、视紫红质
更新于2025-09-12 10:27:22
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灵长类视网膜杆状光感受器中单光子反应的时间分辨率及细胞噪声施加的限制
摘要： 感觉受体噪声会干扰感觉信号，导致感知不完美并决定中枢处理策略。例如，视杆细胞光转导中的噪声限制了我们探测光线的能力，而要最小化这种噪声的影响，需要视网膜进行精确调谐的非线性处理。但探测灵敏度只是夜视的一个方面：及时准确的行为反应还要求视杆细胞能可靠编码光子到达的时间。我们在此展示灵长类动物视杆细胞反应的时间分辨率远比光反应持续时间更精细，并确定了光转导噪声的关键限制来源。我们还发现视紫红质的热激活速率低于先前估计值，这意味着其他噪声源比以往认为的更为重要。通过建立视杆细胞单光子反应模型，我们揭示出与行为相关的限制性噪声，其关键取决于下游神经元如何汇聚视杆细胞信号。
关键词： 热激活速率、灵长类视杆细胞光感受器、单光子响应、细胞噪声、视紫红质、时间分辨率
更新于2025-09-11 14:15:04