막 수송 단백질은 생명체의 살아있는 세포에서 생물학적 막을 가로질러 이온과 분자를 선택적으로 수송함으로써 핵심적인 역할을 한다. 그중에서도 미생물 로돕신은 빛을 활용하여 이온 이동을 구동하는 데 있어 타의추종을 불허하는 능력을 지닌 독특한 존재이다. 이러한 특징 때문에 이들은 신경과학, 생리학, 의생명 응용 분야에서 광유전학(optogenetic) 도구로 널리 사용되어 왔다. 모든 미생물 로돕신이 이온 수송체로 기능하는 것은 아니지만, 1970년대에 처음으로 확인된 구성원—빛에 의해 구동되는 H+ 펌프—의 식별 이후 많은 이온 이동 변이체가 발견되었다. 이들 단백질은 단지 7개의 막관통 나선으로만 이루어진 소형의 구조를 공유하며, 오랫동안 H+ , Cl− , Na+ 와 같은 작은 무기 이온의 수송에만 특화되어 있는 것으로 여겨져 왔다. 여기에서, 몇몇 음이온을 펌핑하는 미생물 로돕신이 유기 음이온 또한 수송할 수 있음을 보인다. 특히 시아노박테리아 유래 로돕신은 벤젠 고리를 포함하는 것을 포함하여, 분자 부피가 약 ∼120 Å3 인 부피가 큰 유기 음이온—Cl− 의 다섯 배—을 수송할 수 있다. 이러한 유기 이온은 암상(dark state)에 결합하며, 무기 음이온 수송과 유사한 기전을 따라 광활성화에 의해 이동된다. 변이 분석은 두 계열의 기질이 공통 결합 부위를 공유함을 시사한다. pKa 값이 2 미만인 음이온만 수송되었는데, 이는 수송을 위한 선결 요건인, 암상에 결합하기 위해 음전하가 보존되어야 함을 의미한다. 본 연구는 미생물 로돕신의 알려진 기질 범위를 확장하고, 빛에 의해 구동되는 생리활성 유기 분자의 전달을 기반으로 한 광유전학적 전략에 대한 새로운 가능성을 제시한다.

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