细菌生活在动态变化的外界环境中，因此需要具有能够感应外界环境信号并作出响应的信号转导机制，从而适应不断变化的环境并得以生存。目前发现的细胞中的信号转导途径多种多样，而大多数原核生物采用的是一种利用蛋白质磷酸化的信号转导机制。这种信号转导系统称之为:双组分系统，此系统主要由两个保守的蛋白组成，分别是:感应外界环境刺激的组氨酸蛋白激酶(HK)，和调控下游基因表达的反应调控蛋白(RR)。HK和RR之间通过磷酸化作用相偶联。光遗传学作为一种近些年兴起的技术手段，在很多领域都有应用。光遗传学通过基因编码的光门控蛋白如光感受器，能够精确的扰乱并控制细胞和有机体的行为。因此我们借助了光遗传学的手段，通过重建组氨酸蛋白激酶使其获得感应光的性质来研究双组分系统。我们在大肠杆菌中通过将组氨酸蛋白激酶的胞内激酶结构域与来自集胞藻属光敏色素(Cph1)的感光结构域相融合，形成融合的感光蛋白，构建了能够感应红光信号的双组分系统。我们选取了大肠杆菌中存在的16对HK-RR双组分系统，构建了相应的HK-Cph1嵌合体，并以NarX-NarL这对双组分系统为例，验证了其NarX-Cph1具有光响应的功能，以及借助光频率的调控研究了对NarX-NarL系统的影响。