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光门控K+通道视紫红质（KCRs）被认为是光遗传学中理想的神经元沉默工具。KCRs含有光驱动H+泵——细菌视紫红质中的功能重要残基，但这些残基的作用一直尚不明确。通过电生理学方法，我们证明，在缺乏K+的情况下，KCRs可作为光驱动的H+泵发挥作用。进一步利用pH电极进行的转运实验阐明了该H+泵的功能，结果表明，即使在存在K+的情况下，该H+泵仍可运行。已有假说提出，H+泵对KCRs中的K+转运具有阻断作用。此外，我们证实，在光照作用下，KCRs可由H+泵转变为H+通道，但这种转变无法逆转。然而，加入K+后则会形成K+通道。KCRs表现出三种不同的功能状态：H+泵、H+通道和K+通道。这些多重功能受环境离子和光照的调控。
kandori{at}nitech.ac.jp
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光门控 K⁺ 通道视紫红质（KCRs）被认为是光遗传学中理想的神经元抑制工具。KCRs 含有与光驱动 H⁺ 泵——细菌视紫红质——中功能重要的残基，但这些残基的作用尚不明确。通过电生理学方法，我们证明，在不存在 K⁺ 的情况下，KCRs 可作为光驱动的 H⁺ 泵发挥作用。利用 pH 电极进行的转运实验进一步阐明了该 H⁺ 泵的功能，结果表明，即使在存在 K⁺ 的情况下，该泵仍可运行。由此提出了如下假设：H⁺ 泵会对 KCRs 中的 K⁺ 转运产生阻断作用。此外，我们证实，光照可使 KCRs 从 H⁺ 泵转变为 H⁺ 通道，但这一转变无法逆转。然而，加入 K⁺ 后则会形成 K⁺ 通道。KCRs 表现出三种不同的功能状态：H⁺ 泵、H⁺ 通道和 K⁺ 通道。这些多模式功能受到环境离子和光照的调控。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已声明的资助信息
日本学术振兴会科学研究费助成事业（JSPS KAKENHI）
，21H04969 和 26H0236
日本科学技术振兴机构 CREST 计划（JST CREST）
，JPMJCR1753 和 JPMJCR25B5
日本科学技术振兴机构 PRESTO 计划（JST PRESTO）
，JPMJPR25G8
日本医疗研究开发机构（AMED）
，25bm1123072h0001
文部科学省联合使用/研究系统项目发展促进计划
，JPMXP1323015482
版权
版权所有者为本预印本的作者/资助方，其已授予 bioRxiv 许可，允许其展示本预印本。
本预印本依据
CC-BY 4.0 国际许可协议
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发布于 2026 年 10 月 7 日。
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钾通道视紫红质的多模式离子转运功能
Ryotaro
Shimamura
、
Moe
Kikuchi
、
Toshiki
Nakamura
、
Shuma
Tajima
、
Kazuhiro J.
Fujimoto
、
Masahiro
Sugiura
、
Jinichiro
Tabe
、
Keito
Minamisawa
、
Rei
Abe-Yoshizumi
、
Tatsuro
Nishikino
、
Shoko
Hososhima
、
Takeshi
Yanai
、
Yuji
Furutani
、
Satoshi P.
Tsunoda
、
Hideki
Kandori
bioRxiv
2026.09.30.755824；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.30.755824
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2026.09.30.755824；
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https://doi.org/10.64898/2026.09.30.755824
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关键词：钾离子通道视紫红质 · 光门控离子通道 · 光驱动质子泵 · 多模式离子转运 · 光遗传学
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.30.755824v1?rss=1