四川
人類三色視覺依賴于三種視錐細胞視蛋白[長波長敏感視蛋白（LWS-opsin）、中波長敏感視蛋白（MWS-opsin）和短波長敏感視蛋白（SWS-opsin）]，而暗視桿細胞視覺則由視紫紅質介導。盡管視紫紅質的結構在20多年前已被解析，但視錐細胞視蛋白的結構一直缺失。
2026年6月25日，南昌大學張進及德國柏林夏里特醫學院的Patrick Scheerer共同通訊在Science在線以封面的形式發表題為“Cryo–electron microscopy structures of human cone visual pigments”的研究論文。該研究系統回答了“人類如何感知色彩”這一基礎科學問題，從視黃醛微環境角度闡明了光譜調諧的分子機制，揭示了視錐蛋白快速動力學的結構基礎，為理解色盲等視覺疾病的分子根源提供了重要結構藍圖。
色彩，是感知世界的起點。從梵高筆下熾烈的向日葵，到莫奈睡蓮中變幻的光影，人類對美的體驗、對自然的認知，很大程度上依賴于我們獨特的三色視覺。然而，世界上大多數哺乳動物——比如你家的貓和狗——其實是二色視覺，它們眼中的世界遠不如我們豐富。那么，人類為什么能看見紅、綠、藍？這個能力是什么時候、又是如何進化出來的？
人類三色視覺依賴于含有長波長敏感視蛋白、中波長敏感視蛋白和短波長敏感視蛋白的視錐細胞光色素。相比之下，極低光強度下的視覺則依賴于桿細胞光色素——視紫紅質。所有這些光色素共享一個共同的維生素A衍生的發色團——11-順式視黃醛，它通過席夫堿鍵共價結合到每個視蛋白上，形成在約420 nm、530 nm、560 nm和500 nm處具有特征吸收最大值的光色素。在光吸收后，視黃醛異構化為其激動性的全反式構象，觸發蛋白質進入能夠偶聯G蛋白的活性狀態，從而啟動信號級聯反應。
機理模式圖（圖源自Science）
在此，研究人員呈現了三種人類視錐細胞視蛋白與G蛋白及全反式視黃醛結合的、處于假定活性狀態的冷凍電子顯微鏡結構。所有三種視錐細胞視蛋白均與視紫紅質顯著不同。在視網膜結合口袋內，鑒定了一個獨特的抗衡離子位點（LWS-和MWS-視蛋白）以及圍繞視黃醛的絲氨酸環（SWS-視蛋白）。活性視錐細胞視蛋白結構解釋了氨基酸替換如何微調光譜靈敏度，并有助于闡明色覺缺陷的分子基礎以及桿細胞與視錐細胞激活的關鍵差異。
南昌大學基礎醫學院博士生彭琦和成心宇，贛南醫科大學李健教授，南昌大學基礎醫學院江海海老師為本文的共同第一作者。南昌大學/晶蛋生物張進教授和德國柏林夏里特醫學院的Patrick Scheerer教授是本文的通訊作者。
參考消息：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz8141
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