광수용체는 다양한 생물에서 발견되는 빛에 민감한 단백질로서 빛에 반응하고 신호를 세포 내부로 전달한다. 망막 결합 막 단백질인 헬리오로돕신(Heliorhodopsin)은 최근에 발견되었으나 그 기능은 아직 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 동일한 오페론 내에서 Actinobacteria bacterium IMCC26103의 헬리오로돕신(AbHeR)과 인접한 글루타민 합성효소(AbGS) 사이의 연관성을 조사하였다. 우리는 AbHeR이 AbGS에 결합하며 AbGS의 활성을 조절함을 입증하였다. 구체적으로, AbHeR과 AbGS 간 결합의 해리상수(Kd) 값은 6.06 μM이었다. 또한 AbHeR의 세포내 루프(intracellular loop) 내 양전하를 띠는 아미노산 잔기의 부재는 AbGS의 핵심 결합 부위로 작용한다는 점에서 Kd 값에 영향을 미쳤다. 더 나아가 우리는 빛의 존재 하에서 시험관 내(in vitro) 및 생체 내(in vivo) 모두에서 AbHeR이 AbGS의 생합성 효소 활성을 상향 조절함을 확인하였다. GS(glutamine synthetase)는 질소 동화에 관여하는 핵심 효소로서, 글루탐산과 암모니아를 글루타민으로 전환시키는 반응을 촉매한다. 따라서 Actinobacteria bacterium IMCC26103이 영양이 낮은 환경에서도 생존할 수 있다는 점을 고려할 때, AbHeR과 AbGS 사이의 상호작용은 질소 동화에 있어 중요할 수 있다. 종합하면, 본 연구의 결과는 우리의 지식으로는 처음으로, 질소 동화에 필요한 효소 활성을 결합하고 조절할 수 있는 조절성 로돕신(regulatory rhodopsin)으로서 헬리오로돕신의 새로운 기능을 규명한다.

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