 人眼（左）及视网膜中的杆状细胞（最右侧）示意图。 科学家新发现存在于视网膜杆状细胞（rod cells）内的一种蛋白，对人眼在暗光下看东西起到重要的作用。这对治疗某些遗传性的眼疾提供了全新的思路。 以前科学家只知道杆状细胞是视网膜上重要的一种感光细胞，负责在弱光下看东西。2021年12月30日发表于《自然·结构与分子生物学》（Nature Structural& Molecular Biology）期刊上的一份研究，发现了一种蛋白在这个过程起到重要的作用。这种蛋白在细胞膜上扮演着离子通道的角色，控制光学信号从眼睛向大脑的传递。 主要研究者之一瑞士保罗谢勒研究所（Paul Scherrer Institute）的生物学家雅各布·马里诺说：“这些感光细胞敏感度很高，连来自遥远宇宙的单个光子都能感应得到，这很了不起。之后，一种名为CNG的离子通道，控制着大脑把这些光学信号转变成视觉信号。” 这份研究发现这些离子通道位于杆状细胞的细胞膜上，就像守门员一样，控制着哪些特定的粒子才能进入视觉受体细胞。在昏暗的环境下，这些离子通道保持开放。当光线抵达眼睛，离子通道将触发杆状细胞内的一系列变化过程，导致离子通道关闭，从而阻止带正电的粒子进入杆状细胞，比如钙离子。这对维持杆状细胞内电化学平衡很重要。 马里诺说：“这些电化学信号经过神经细胞传递给大脑的视觉皮层，在那里产生视觉信号，比如一道闪光。”科学家最早在大约20年前就开始尝试了解这种离子通道的结构，直到这份研究才得以实现。 研究人员最先从屠宰场提供的牛眼内提取到少量的这种通道蛋白。这种蛋白很容易分解，所以这是一个复杂和费力的过程。研究人员花了近两年的时间才搜集到足够量的蛋白进行观测。使用低温电子显微镜，研究人员终于揭示了这种离子通道的三维结构。 像视网膜色素病变（retinitis pigmentosa）这类遗传性眼疾，通常与异常的基因相关。发病初期的症状包括夜盲、周边视野缺损等，并逐渐恶化最终或导致失明。研究人员认为这可能是因为基因的缺陷，使得体内产生的CNG通道蛋白有缺陷。这导致光线进入眼睛之后，离子通道不能完全闭合，这打破了杆状细胞的电化学平衡，最终导致细胞死亡。 研究称这项发现对治疗这类眼疾提出了新的办法。马里诺说：“如果我们能找到一种（药物）分子，让离子通道能够完全闭合，我们就能阻止细胞死亡，从而避免眼疾恶化到失明的地步。” |
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