已發(fā)展成為一種強大的技術，它利用光以高時空精度來調節(jié)細胞活動。鑒于線粒體膜電位在細胞生物能量學中的關鍵作用，將光遺傳學工具靶向線粒體為操控質子梯度和糾正線粒體功能障礙提供了一種很有前景的方法。

　　光驅動的質子泵視紫紅質（PPR）在自然界中廣泛存在，從古菌到真核真菌都有分布，它能利用光能將質子泵過細胞膜，從而產生質子動力勢。在合成生物學領域，PPR 已成功在非光合微生物中表達，從而實現(xiàn)光驅動的 ATP 合成以及生物化學品的可持續(xù)生產。

　　然而，線粒體靶向的 PPR 蛋白尚未在哺乳動物體內模型中成功應用，因為將這些蛋白質高效遞送至擁擠的線粒體內膜中仍是一項重大挑戰(zhàn)。尤其是要在不損害線粒體結構和功能的情況下實現(xiàn)這一點頗具難度，這是因為 PPR 蛋白的分子體積龐大，以及線粒體膜通透性本身存kaiyun網頁登錄入口 開云在線在局限性。此外，光遺傳學質子泵通常會產生單向的超極化，這往往會導致過多的活性氧（ROS）積累，從而削弱其治療潛力。

　　在這項最新研究中，研究團隊設計出了一種光敏、線粒體靶向的質子泵視紫紅質（PPR）——mt-EcGAPR，它能夠高效地產生用于 ATP 合成的質子梯度，同時在應激期間減少活性氧（ROS）的生成，并降低 DNA 雙鏈斷裂（DSB）的發(fā)生。

　　由于對可見光的透明性，眼睛是將 mt-EcGAPR 非侵入性應用于治療線粒體相關視網膜退行性疾病的理想候選部位。

　　在高眼壓性青光眼小鼠模型，研究團隊證明了環(huán)境光激活 mt-EcGAPR 顯著增加了 ATP 的生成，抑制了活性氧（ROS）的積累，并保護了視網膜神經節(jié)細胞（RGC）免受退化。從機制上來說，mt-EcGAPR 抑制了內質網（ER）應激-ATF6-GSDMD 介導的細胞焦亡，從而保護了視網膜的結構和功能。這種干預最終使青光眼小鼠的視力得到了改善。

　　總的來說，這項研究確立了 mt-EcGAPR 作為治療青光眼以及可能的其他線粒體功能障礙和生物能量代謝受損相關的神經退行性疾病的有前景的治療策略。