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D97N突变对光受体蛋白古紫质4质子泵和能量转换效率的影响
  • ISSN号:1671-8135
  • 期刊名称:《中国生物工程杂志》
  • 时间:0
  • 分类:Q93[生物学—微生物学]
  • 作者机构:华东师范大学物理与材料科学学院上海磁共振重点实验室,上海200062
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(21475045,30970657)
中文摘要:

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。

英文摘要:

Archaerhodopsin 4( aR4) is a newly discovered photosensitive retinal protein from the claret membrane of Halobacterium species xz515. It functions as a proton pump similar to bacteriorhodopsin( bR) but with an opposite temporal order of proton uptake and release at neutral pH. Aspartic acid 97( D97) is one of the key residues as the proton donor during the photocycle in aR4. Its function on the photocycle,the proton pump function and the energy conversion is very important for a deep understanding of the relationships between aR4 structure and function,especially with proton release and uptake order. Single mutation of D96 N of bR and D97 N of aR4 have been successfully constructed by combining site-directed mutagenesis with heterologous expression in Halobacterium species L33. The influences of mutations on the retinal binding pocket,transient kinetic change of the M state and O state,and the ATP conversion efficiency have been studied by UV-VIS and flashlight induced kinetic absorption change spectroscopy. The results show that D97 N mutation in aR4 does not affect the UV absorption of the retinal chromophore,but results in a significant prolongation of the M state,a greatly weakened proton pump,and a decreased ATP formation efficiency. This indicates a different function of D97 in aR4 than the same type residue D96 in bR due to a more hydrophobic environment along the proton translocation channel from D97 to the retinal chromophore.

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期刊信息
  • 《中国生物工程杂志》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院文献情报中心 中国生物技术发展中心 中国生物工程学会
  • 主编:张树庸
  • 地址:北京市中关村北四环西路33号
  • 邮编:100080
  • 邮箱:biotech@mail.las.ac.cn
  • 电话:010-82624544 82626611-6631
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-8135
  • 国内统一刊号:ISSN:11-4816/Q
  • 邮发代号:82-673
  • 获奖情况:
  • 1991年中国科学院科技进步三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:12959