Red and Green: Why Can We Tell Them Apart?" Primate Color Vision Molecular Structure Elucidated – Atomic-Level Determination of Red and Green Cone Visual Pigment Structures, Approaching the 30-Nanometer Mystery – | The University of Tokyo, Research Center for Advanced Science and Technology

AI 요약

일본-이탈리아 국제 공동연구팀이 마카크 원숭이의 적색 및 녹색 원추세포 시각 색소의 3차원 구조를 세계 최초로 원자 수준에서 규명했다. 적색과 녹색 시각 색소는 아미노산 서열의 96%가 동일하지만, 약 30nm의 흡수 파장 차이를 보이며 이 차이가 적논색각을 가능하게 한다. 연구진은 극저온 전자현미경과 양자화학 계산을 통해 적색 원추세포에 특이적인 3개의 친수성 아미노산 잔기의 배열과 전기적 성질 차이가 핵심 요인임을 밝혀냈다. 또한 원추세포 시각 색소가 암흑 상태에서도 활성형에 가까운 유연한 구조와 레티날 흡수 경로(제2 측공 구조)를 가지고 있어 빠른 광응답과 시각 재생을 가능하게 한다는 사실을 발견했다.

핵심 포인트

• 연구팀: 나고야공업대학(카타야마 코다이 준교수), 도쿄대학, 교토대학, 간사이의과대학, 토호쿠대학, 시에나대학(이탈리아)
• 방법론: 극저온 전자현미경 단일입자 분석(해상도 3.2~3.7 Å) + 양자화학 계산 통합 분석
• 핵심 발견: 적색 원추세포 특이적 3개 친수성 아미노산 잔기의 공간적 배치와 쌍극자 모멘트 차이가 약 30nm 파장 차이 유발
• 추가 발견: 원추세포 시각 색소의 제2 측공 구조가 레티날 흡수 경로로 기능, 빠른 시각 사이클 지원
• 게재: 2026년 6월 25일 미국 과학 저널 'Science' 온라인판

향후 전망

• 시각 질환의 병태 해명 및 창약 연구에 크게 기여할 것으로 기대
• 원추세포 특유의 고속 시각 응답 메커니즘에 대한 이해를 바탕으로 한 인공 시각 시스템 개발 가능성