俄羅斯莫斯科物理技術學院與國外的聯(lián)合科研團隊合作，成功識別出光敏感ChR2蛋白的三維結構，這是在發(fā)現(xiàn)此種蛋白14年之后在光遺傳學領域的重大突破，相應成果刊登在《科學》雜志上。

　　科研團隊采用脂類作為培養(yǎng)基，將ChR2蛋白設置在其立方晶體結構的節(jié)點上(因為細胞壁的主要成分為脂類，采用脂類作為培養(yǎng)基不會對ChR2蛋白性能產(chǎn)生影響)。在一定的溫度和濃度條件下，蛋白可在復雜表面生長，這個過程類似于密封盒子中的一堆褶皺紙，由于褶皺的原因二維紙上的點可到達三維盒子中的任何一點，由此蛋白質分子可到達生長晶格的任何節(jié)點上(生物學上稱之為in meso)。

　　采用波長大約為1?的X射線對培養(yǎng)出的晶格結構材料進行輻射處理(該波長比ChR2蛋白原子間距稍短)可獲得衍射圖，對衍射圖進行數(shù)學分析，由此識別出ChR2蛋白的三維結構。

　　在此成果的基礎上，光遺傳學家將對天然ChR2蛋白進行改性處理，提高其性能，并研發(fā)對特定波長光具有反應的一整套ChR2蛋白，由此采用不同波長的光可獨立、并行地對細胞進行控制。

　　光遺傳學是一種通過光學技術和遺傳學技術結合來實現(xiàn)控制細胞行為的方法。該技術的關鍵是：先給活體細胞轉入一種特殊蛋白，使其對不同顏色光的刺激具有敏感反應，再利用不同波長的激光照射來激活或者抑制細胞的功能。此項技術在2010年被《科學》雜志評選為“本年度最受關注科技成果技術”之一。

　　2003年，生物學家從一種名為Chlamydomonasreinhardtii的綠藻中成功分離出ChR2蛋白作為光敏感蛋白，此種蛋白具有反應速度快、安全的特點。將其安置在活體細胞壁上，在光指令的引導下可向細胞內導入相應陽離子，實現(xiàn)對細胞的控制。由此，科學家利用ChR2蛋白并采用光刺激可達到控制細胞的目的。此項技術可用于恢復受損傷的視力或聽覺系統(tǒng)，控制肌肉收縮，并可用于研究人類情感和采納決定等生理過程。