分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2018-11-08 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 古紫质4（archaerhodopsin 4, aR4）与细菌视紫质（bacteriorhodopsin, bR）同属于盐杆菌科，同源性59%，均为光驱质子泵。其功能是在光照条件下将质子由胞内泵到胞外形成跨膜质子梯度，该梯度差被膜上另外一种蛋白ATP合成酶用于ATP的合成，从而完成光能向生物能的转化。aR4和bR具有相似的光循环过程，但质子传递时序不同，aR4是先从胞内吸收质子再将质子释放到胞外，而bR恰好相反。甲硫氨酸-145是位于bR视黄醛发色团键合区的一个重要残基，对其光循环有着重要的影响，而在aR4中处在相应位置上的苯丙氨酸-146是其视黄醛键合区与bR唯一不相同的残基。因此通过定点突变，采用紫外可见吸收光谱、动力学光谱、质子泵功能检测、低温透射红外光谱等手段对比分析研究M145F和F146M单点突变对bR和aR4光循环造成的影响，有助于深入理解aR4结构与功能的关系。研究结果表明，M145F突变造成了bR光循环L的丢失和质子泵功能的减弱，而F146M突变并未对aR4的光循环造成显著影响，且突变后aR4质子释放时序没有反转，表明该位置上的残基在两个体系中的作用不尽相同。
分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2017-07-24 合作期刊: 《中国生物工程杂志》
摘要： 古紫质4(Archaerhodopsin 4, aR4)是新近发现的古生菌Halobacterium species xz515红膜上唯一的光敏视黄醛蛋白，具有和细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin, bR)相似的质子泵功能，但在中性pH条件下，其质子释放和摄取顺序与bR相反。针对质子供体天冬氨酸97(Aspartic acid 97, D97)对aR4光循环、特别是对质子释放摄取顺序和菌株ATP生成率的影响，采用基因定点突变技术，构建了aR4的单突变体D97N，以及相对应的bR单突变体D96N。采用紫外-可见吸收光谱和闪光动力学光谱技术初步研究突变对视黄醛键合区、光反应中间态M态和O态、质子泵功能以及菌株ATP生成率的影响。结果表明，D97N突变对视黄醛紫外-可见光吸收波长没有太大影响，但造成M态衰减时间的显著延长、质子泵功能的消失以及菌株ATP的生成率大幅降低。与bR中的D96作用相比，D97对aR4质子功能的影响有所不同，这可能与D97所处的一个更为疏水性的胞外侧环境有关。
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