踏出以藍光控制動物的信息傳導的第一步？

隱花色素（cryptochromes）是一群動植物皆有的藍光受器（blue-light photoreceptor）。目前已知與植物的生長發育以及生物時鐘有關，與昆蟲及哺乳動物的生物時鐘有關。不過，哺乳動物的隱花色素似乎並不受到藍光的驅動。

隱花色素的胺基端（N-terminus）序列與細菌的光修復酶（photolyase）有相似性，被稱為PHR domain；這個PHR domain可接受藍光的信號（1）。

擬南芥(Arabidopsis thaliana) 隱花色素1（cryptochrome 1, CRY1）
的PHR domain。圖片來源：維基百科

最近南韓的一個研究團隊，將擬南芥隱花色素2的PHR domain與Trk 受器（Trk是tropomyosin-related kinase，是一個受器酪氨酸激酶 receptor tyrosine kinase）接合，產生一個嵌合蛋白（chimeric protein），或者說混種的蛋白。

有趣的是，當研究團隊讓神經細胞株表現這個混種的蛋白時，再使用488奈米（488 nm）的藍光刺激細胞株，蛋白質便開始活化，進行信息傳導；重複照射幾次則會使蛋白質失去活性。如果照射的時間變長，則該細胞株開始長出神經突起（neurite），甚至在大鼠的神經細胞株中可以長出絲狀偽足（filopodia）（2）。

研究團隊也發現，因為光線可以只照射局部，所以當他們以藍光照射表現混種蛋白的部分神經元時，只有被照射的部分的混種蛋白活化並開始長出絲狀偽足。

研究團隊也觀察到，藍光照射大約五到十分鐘就產生反應，相較於以加入化學藥劑或是受體的配體（ligand）來觀察信息傳導來說，以光線刺激更快、更直接，而且還可以侷限在細胞的一部份作用。

未來這個應用，究竟能夠擴展到哪些部分還有待觀察；但筆者覺得有趣的是，研究團隊將植物蛋白的一部分與動物蛋白結合，產生的混種蛋白還可以有功用，真的是很酷。（筆者比較想要把藍光受器跟多巴胺受器結合，這樣心情不佳的時候，用藍光照一下就立刻心花朵朵～）

參考文獻：

1. Wikipedia. Cryptochrome.
2. 2014/7/3. New optogenetic tool for controlling neuronal signalling by blue light -- ScienceDaily