麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們與西班牙的同事們一起，發(fā)現(xiàn)了一種感光蛋白并繪制出了它的圖譜。這一蛋白質(zhì)利用了維生素B12來執(zhí)行重要功能，包括基因調(diào)控。

這一通過調(diào)查來自嗜熱棲熱菌的蛋白質(zhì)獲得的研究結(jié)果，涉及了至少兩個廣泛感興趣的研究發(fā)現(xiàn)。首先，它擴展了我們對于維生素B12生物學(xué)功能的認識。人們已經(jīng)知道維生素B12可幫助將脂肪轉(zhuǎn)化為能量，且參與了腦形成。而現(xiàn)在研究人員發(fā)現(xiàn)它是光傳感器蛋白質(zhì)的一個重要組成部分，光感受器蛋白使得生物體能夠感知光并做出響應(yīng)。

第二，研究人員描述了一種基因調(diào)控新模式，感光蛋白在這一模式中發(fā)揮關(guān)鍵作用?？茖W(xué)家們觀察到細菌改變了利用維生素B12的現(xiàn)有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用，使得它們以新的方式運作。

麻省理工學(xué)院化學(xué)與生物學(xué)教授Catherine Drennan說：“自然不僅借用了維生素，而且是整個酶單位，并改造了它……使得它成為了一個光傳感器。”

研究者們在本周的《自然》（Nature）雜志上詳細說明了這些研究結(jié)果。研究論文描述了處于三種不同狀態(tài)：黑暗中，與DNA結(jié)合，及暴露于光線下之后的光傳感器。

Drennan說：“我們能夠得到所有一系列的結(jié)構(gòu)，了解它在各個階段的運作機制，這真是太棒了。”

研究人員結(jié)合了X-射線晶體學(xué)技術(shù)和體外分析來研究這一細菌。通過研究處于三種狀態(tài)時光傳感蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們更深入了解了這些結(jié)構(gòu)及它們的功能。

像許多其他的生物體一樣，微生物通過了解它們是處于光線下或是黑暗中來使自身受益。光傳感器在黑暗中結(jié)合DNA，阻止嗜熱棲熱菌某些基因的活性。當光照射微生物時，光感受器結(jié)構(gòu)會分崩瓦解，細菌開始生成類胡蘿卜素——保護細菌避免陽光的負面影響，如DNA損傷。

研究還闡明了光傳感器結(jié)合DNA的精確方式是一種新方式。這些結(jié)構(gòu)包含四聚體，蛋白質(zhì)的4個亞基中有三個結(jié)合了遺傳物質(zhì)——Drennan說這讓她感到吃驚。

“這是科學(xué)最有意思的部分。你看到了新東西，然而你覺得它并不是新的，但通過做實驗?zāi)阕C實了它確實是。”

Drennan說，從長遠來看，研究結(jié)果具有實際的應(yīng)用，例如設(shè)計光引導(dǎo)操控DNA轉(zhuǎn)錄，或開發(fā)蛋白質(zhì)之間受控的互作。