日本科学家在国际著名期刊《自然》发表学术文章称，他们解析出了光驱动钠离子通道蛋白KR2结构，为未来新一代的光遗传学工具创造了可能。

　　很多生物都可以吸收光的能量或者感知光的信息，靠的是一种视紫红质分子。这种分子是有一个7个α螺旋跨膜蛋白(视蛋白)通过共价键连接在一个视黄醛分子上。根据视蛋白的种类可以分为动物和微生物视蛋白。而微生物的视紫红质功能与动物中不同，主要是作为离子通道，离子转运蛋白，感光分子或者是激酶。这种微生物的视紫红质受到越来越多的关注。这是因为，离子通道和离子泵类型的视紫红质可以用来在很多活体生物的神经细胞活动，已经成为了神经科学领域非常强大的光遗传学工具。

　　通常认为，席夫碱的带正电荷的氢离子会定位于所有的光离子泵的离子通道中，并且被认为可以阻止阴离子和中性分子通过。KR2结构的解析又提出了新问题，就是这种离子泵是如何转运钠离子的。

　　科研工作者们解析了KR2在中性和偏酸环境中的结构，分别代表的是静息状态和中间状态的蛋白质结构。X衍射和光谱学数据显示，Asp116的翻转导致了席夫碱(这里是Lys225)的氢离子从离子通道中离开，从而有利于钠离子的通过。

　　Asp116在酸性环境中是离子化的，在中性环境的静息状态是去离子化的。这就表明了这种蛋白结构变化可能是酸环境诱导的。然后当在酸性环境中，Asp116侧链可以接近席夫碱，然后席夫碱上面的质子(氢离子)可以转移到Asp116上面，进而引起了结构从静息状态到中间状态的变化吗，从而有利于钠离子的通过。

　　他们还尝试了通过改造这个视紫红质分子，使其可以选择性转运钾离子。他们的工程改造蛋白并没有很好的选择性通过钠离子，然而却可以帮助中性分子和阴性分子的转运。通过这些研究，这种视紫红质可以作为新一代的光遗传学工具。