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学术动态

中心赵呈天教授团队在视锥细胞形态调控机制领域取得新进展!

发布者:王翔 发布时间:2026-02-26 浏览次数:10

2026218日,中心赵呈天教授团队在学术期刊Plos Biology在线发表了题为“Light intensity and opsin sensitivity shape the morphology of cone photoreceptor outer segments”的最新研究成果。该研究发现视锥细胞外节的形态由视蛋白的光敏感性与环境光强度共同决定,并证明长期神经活动在这一形态可塑性中起关键作用,这一发现为理解感光细胞的形态调控机制提供了新视角。

感光细胞由视杆细胞和视锥细胞组成,是视觉形成的第一场所。目前,对视杆细胞及视锥细胞的结构及功能差异研究较为广泛,但视锥细胞的形态多样性并不明确。常用模式动物小鼠为夜行动物,视锥数量少,种类少,难以研究。与此相比,斑马鱼具有丰富多样的视锥细胞,类似人类的中央凹结构,具有研究视锥细胞多样性的优势。

本项研究发现,斑马鱼四种视锥细胞的外节长度各异:感紫外线的细胞外节最短,感红光的则最长。通过一系列基因编辑实验,研究人员发现,若让短波敏感的视锥细胞表达长波视蛋白,其外节会变得与长波视锥细胞一样细长。这表明,视锥外段的形态由其表达的视蛋白特性所决定。进一步研究发现,改变视锥细胞感受的光照强度同样能够改变外节形态,并通过对比生活在不同水深的野生及养殖海水鱼(许氏平鲉)的感光细胞进行了验证。最终,研究还发现视锥细胞外节形态可塑性并非短暂现象,而是依赖于长期的神经活动,这些研究为理解光敏感神经元的神经可塑性提供了重要见解。

1  斑马鱼四种视锥细胞存在外节长度差异

2 光强与视蛋白敏感性调控视锥外长度的模型示意图

许璟瑾博士(原中心博士生)论文第一作者,赵呈天教授为通讯作者。国科学院遗传与发育生物学研究所黄勋研究员与中国海洋大学齐洁教授对本项目提供了重要帮助,研究工作得到了国家自然科学基金崂山实验室科技创新项目等支持。

赵呈天教授与许璟瑾博士(右)


论文链接:https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3003654