人类三色视觉依赖于三种视锥细胞视蛋白[长波长敏感视蛋白（LWS-opsin）、中波长敏感视蛋白（MWS-opsin）和短波长敏感视蛋白（SWS-opsin）]，而暗视杆细胞视觉则由视紫红质介导。尽管视紫红质的结构在20多年前已被解析，但视锥细胞视蛋白的结构一直缺失。
2026年6月25日，南昌大学张进及德国柏林夏里特医学院的Patrick Scheerer共同通讯在Science在线以封面的形式发表题为“Cryo–electron microscopy structures of human cone visual pigments”的研究论文。该研究系统回答了“人类如何感知色彩”这一基础科学问题，从视黄醛微环境角度阐明了光谱调谐的分子机制，揭示了视锥蛋白快速动力学的结构基础，为理解色盲等视觉疾病的分子根源提供了重要结构蓝图。
色彩，是感知世界的起点。从梵高笔下炽烈的向日葵，到莫奈睡莲中变幻的光影，人类对美的体验、对自然的认知，很大程度上依赖于我们独特的三色视觉。然而，世界上大多数哺乳动物——比如你家的猫和狗——其实是二色视觉，它们眼中的世界远不如我们丰富。那么，人类为什么能看见红、绿、蓝？这个能力是什么时候、又是如何进化出来的？
人类三色视觉依赖于含有长波长敏感视蛋白、中波长敏感视蛋白和短波长敏感视蛋白的视锥细胞光色素。相比之下，极低光强度下的视觉则依赖于杆细胞光色素——视紫红质。所有这些光色素共享一个共同的维生素A衍生的发色团——11-顺式视黄醛，它通过席夫碱键共价结合到每个视蛋白上，形成在约420 nm、530 nm、560 nm和500 nm处具有特征吸收最大值的光色素。在光吸收后，视黄醛异构化为其激动性的全反式构象，触发蛋白质进入能够偶联G蛋白的活性状态，从而启动信号级联反应。
机理模式图（图源自Science ）
在此，研究人员呈现了三种人类视锥细胞视蛋白与G蛋白及全反式视黄醛结合的、处于假定活性状态的冷冻电子显微镜结构。所有三种视锥细胞视蛋白均与视紫红质显著不同。在视网膜结合口袋内，鉴定了一个独特的抗衡离子位点（LWS-和MWS-视蛋白）以及围绕视黄醛的丝氨酸环（SWS-视蛋白）。活性视锥细胞视蛋白结构解释了氨基酸替换如何微调光谱灵敏度，并有助于阐明色觉缺陷的分子基础以及杆细胞与视锥细胞激活的关键差异。
南昌大学基础医学院博士生彭琦和成心宇，赣南医科大学李健教授，南昌大学基础医学院江海海老师为本文的共同第一作者。南昌大学/晶蛋生物张进教授和德国柏林夏里特医学院的Patrick Scheerer教授是本文的通讯作者。
文章来源：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz8141
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