细胞中的蛋白质分子起着微型天线的作用

捷克科学院有机化学与生物化学研究所的约瑟夫·拉扎尔(Josef Lazar)领导的研究人员证明，荧光蛋白分子充当具有光学特性(即吸收和发射光的能力)的天线，具体取决于它们的空间方向。荧光蛋白最早发现于水母中，如今已广泛用于研究活细胞和生物体的分子过程。这些分子的新描述的性质将在基础生物学研究以及新药发现中得到应用。布拉格IOCB，微生物研究所和捷克科学院分子遗传研究所的一组研究人员已在《国家科学院院刊》上发表了这一发现。。

为了获得这些结果，研究人员通过使用转基因细菌生产了足够数量的荧光蛋白，确定了蛋白质形成晶体的条件，并确定了晶体的原子结构。他们使用该小组开发的独特显微镜，然后测量了这些晶体如何吸收和发射光，并根据数据计算了单个分子的方向性。这使他们能够验证荧光蛋白分子不像通常被错误地假定的那样表现为微小的发光点，而是表现为微型天线。这些分子与无线电，WiFi和电视传输的天线非常相似，这些分子仅吸收特定方向的光。同样，它们仅在某些方向发光。研究人员还成功地精确建立了这些方向。

已经假定荧光蛋白分子表现为能够吸收外来光的天线的可能性，但长期以来一直难以确认，并且限制了其应用。布拉格IOCB的约瑟夫·拉扎尔(Josef Lazar)和他的团队克服了这些障碍，该团队专门研究和使用先进的光学显微镜方法。

“基于其他实验室以及我们自己的实验室的发现，我们怀疑荧光蛋白分子可能起着天线的作用。尽管如此，我们惊讶地看到这种类比是多么真实，我们能够准确地确定这些分子的方向吸收并发出光。”约瑟夫·拉扎尔(Josef Lazar)说。

荧光蛋白分子起着微型天线的作用，不仅引起了物理学的好奇，而且还具有重要的实际应用价值。将荧光蛋白附着到其他感兴趣的蛋白质上意味着将微型天线附着到其上，然后可以将其用于直接在活细胞中详细建立感兴趣的蛋白质分子形状的变化。这种分子形状的改变可以例如由药物诱导。因此，本发现将在分子水平上重要的生理过程的研究以及新药发现中找到应用。

“我们发现的意义在于，尽管荧光蛋白分子广泛用于生物学研究，但其行为像天线一样的能力尚未得到充分认识，也没有被真正利用。定向特性的知识荧光蛋白的合成可以导致使用这些有用分子的新方法。” Lazar解释说。

拉扎尔的团队已经与布拉格IOCB的其他小组合作，试图将目前的发现应用于研究胰岛素的生理效应和开发经口使用的胰岛素替代品。本发明的可能应用的另一个例子是在神经细胞中追踪电信号，这可能在研究脑和神经疾病方面被证明是有益的。

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