线虫味觉受体的同源蛋白LITE-1的光感机理研究

• 作 者: 龚健科
• 出 处: 华中科技大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 光受体 光吸收 LITE-1蛋白 色氨酸 膜蛋白纯化

对于许多生物而言,把环境中的各种光线变成生物信号让细胞感知的能力是生存的关键,例如:光刺激细菌中的DNA修复和其代谢的变化;单细胞生物的光回避反应;植物中的光合作用和在动物视觉和非视觉的光感知。尽管各种生物个体对光存在着这些各种各样的反应,但在大自然里,人们只知道6种光感蛋白质家族,它们分别是:Rhodopsins,Phytochromes,Xanthopsins,Cryptochromes,Phototropins和BLUF proteins,可以用来转导光信号。线虫已经成为一个日益流行的,作为感官传导研究的模式生物,而且研究发现它们能对蓝光或者更短波长的紫外光有快速且强烈的反应,但是对这种光感受的机制了解还非常少。早前研究发现,这种反应是由膜蛋白LITE-1介导的。LITE-1蛋白表达在多个感觉神经元里,例如:ASJ,AWB,ASK,ASH,ASI,AWC和ADL,并通过这些感觉神经元来起到对短波长光的快速强烈的回避反应。我们的研究发现:LITE-1蛋白与上述6种感光蛋白家族并没有同源性,而且其膜上的拓扑学结构与传统的7次跨膜蛋白相反。我们用发酵罐培养的方法,收集大量在肌肉细胞里表达LITE-1蛋白的线虫。并用亲和层析的纯化方法纯化出LITE-1蛋白。我们从线虫行为学和肌肉细胞钙成像的分析,以及LITE-1蛋白的吸收光谱结果来看,LITE-1能吸收紫外光UVA和UVB,而且这种吸收紫外光的能力是依赖于自身的构象实现的。LITE-1蛋白的两个色氨酸残基W77和W328在紫外光UVA和UVB吸收机制中起到重要作用,其中吸收紫外光UVA还有其他两个氨基酸残基S226和A332的参与。因此,与线虫味觉受体同源的LITE-1蛋白是一种新型的光受体蛋白。为了更好证明色氨酸残基在吸收紫外光UVB的作用,我们用遗传工程的手段把色氨酸残基引入了LITE-1蛋白同源的味觉受体GUR-3,结果表明引入的色氨酸能让本来不感受紫外光UVB的GUR-3能吸收紫外光UVB。