维生素B₁₂光感受器的全新激活机制

感光蛋白是一类能调控视觉、光合作用和昼夜节律等基础生命活动的蛋白质。其中一个庞大的感光蛋白亚家族利用维生素B12衍生物来感知光线，这与这类金属有机衍生物在热激活酶反应中的已知作用方式不同。此前，B12感光的具体分子机制以及它与热反应途径的差异一直不明确。

本研究通过结合时间分辨、温度分辨的结构和光谱方法以及量子化学计算，详细描述了原型B12感光蛋白CarH从纳秒到秒级的光激活过程。基于CarH初始四聚体暗态和最终单体光激活态的晶体结构，研究团队获得了其截短的B12结合域中关键中间体的结构快照，揭示了B12发色团腺苷钴胺素内钴-碳（Co-C）键的光裂解如何触发一系列结构变化，并在整个CarH蛋白中传递。

研究发现，易光解的Co-C5'键断裂后，会形成一种此前未知的加合物，该加合物将腺苷部分的C4'位与钴离子连接。这种加合物随后可在较长时间尺度上被热裂解，释放腺苷基团，最终导致四聚体解离。这种加合物是CarH与热激活B12酶的区别所在，它主导了光激活途径，并充当了光化学和光生物学时间尺度之间的分子桥梁。

此外，全长CarH在DNA存在时的动力学数据证实了本研究的生物学相关性。这些结果提供了对CarH光激活的时空理解，为设计依赖B12的感光受体用于光遗传学应用铺平了道路。