横浜市立大学，理化学研究所，千葉大学，岡山大学は，好熱真正細菌由来の光駆動プロトンポンプ ロドプシンRxRが機能を発揮するうえでカギとなる，水素結合ネットワークを，核磁気共鳴（NMR）法により解明するとともに，光照射NMR法を活用することで，光反応中間体に関する構造情報を得ることに成功した（ニュースリリース）。

ロドプシンは光を受容する膜タンパク質分子の総称であり，ヒトをはじめとする多様な生物種から見出されている。ロドプシン類は，その中心部分に光反応を担うレチナール色素が結合した共通構造をもっている。

ロドプシン分子では，光を吸収するとレチナール色素の異性化反応が起き，その後に，タンパク質部分の構造変化が誘起され活性型となり，それぞれのロドプシンが有する多様な生物活性（イオンポンプ機能，イオンチャネル機能，走光性応答等）を発現することが知られている。

特に細胞内から細胞外へのプロトンポンプとして機能する微生物型ロドプシンに関しては，微生物における光エネルギー変換機構において主要な役割を果たす存在として注目されている。

さらに，ロドプシンを神経細胞に人為的に発現し，光依存的に神経興奮・抑制を引き起こす光遺伝学技術への応用，太陽光発電素子としての活用，光を利用した新しい創薬アプローチの開発等，応用研究が展開されており，ロドプシン分子の機能発現メカニズムの理解は，さまざまな光操作ツールの開発につながるものであるといえる。

研究グループは，好熱真正細菌Rubrobacter xylanophilus由来のプロトンポンプ ロドプシンRxRを研究対象として核磁気共鳴（NMR）法による解析を通し，光で駆動するプロトンポンプRxRが機能を発揮するうえでカギとなる水素結合をNMR法により解明した。

また，研究グループらが開発した，NMR装置のラジオ波パルスとレーザー光源による可視光を同調させて出力することが可能な装置を活用することで実現可能となった光照射NMR法により，光に反応するRxRの中間体を捕捉し，構造情報を得ることに成功した。

今後も光照射NMR法を活用することで，光反応中間体のより詳細な構造的特性が明らかになってくることが期待される。研究グループは，このような機能発現に重要なアミノ酸残基の働きを理解することは，ロドプシンタンパク質の機能改変や安定化を進め，光学ツールとしてより多様な展開をしていくうえで重要な知見になるとしている。