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1、D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌
2、视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响第52卷第6期2006年12月武汉大学(理学版)J.WuhanUniv.(Nat.Sci.Ed.)V01.52No.6Dec.2006,745～750文章编号:1671—8836(2006)06—0745—06D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态
3、和N态的影响王友亮,金卫华,曹军卫”,姚保利,雷铭(1.武汉大学生命科学学院,湖北武汉430072;2.中国科学院西安光学精密机械研究所/瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西西安710068)摘要:用重叠PCR的方法,定点突变细菌视紫红质(bacteri0rhodopsin,BR),克隆到单突变体BR—和双突变体BRmN的基因,同源转化盐沼盐杆菌(Halobacteriumsalinarium)I33(BR),表达突变蛋白BRDg6N和BR.,通过显微视频方法对突变BR的M态光致变色特性进行记录,
4、BRD38R/的M态寿命为5S,约为BR.(M态寿命为3s)的1.7倍.对突变体的激光共聚焦拉曼光谱测定发现,在BRm.中,1170cm一下移到1171cm,1258CEll上移到1255cm,而BRD佃6N中1170cm下移到1173am;1258cm上移到1252Cnl_.,而且BR与BR相比,1186cm处的峰明显增强.近紫外区圆二色谱显示,两种突变体近紫外区的正负带虽然没有太大差别,但288rim和290nm处的极峰却差别显着.所有这些研究结果表明,细菌视紫红质Asp38(D38)突变为Ar
5、g(R)可以延长其光循环后半程M态和N态的寿命.关键词:细菌视紫红质;重叠PCR;质子通道;光循环中图分类号;Q78文献标识码:A0引言细菌视紫红质(bacteriorhodopsin,BR)是嗜盐菌细胞膜上一种具有光驱质子泵功能的蛋白质,它是自然界中除叶绿素系统之外的惟一光合系统_1].作为嗜盐菌紫膜(purplemembrane,PM)上惟一蛋白质,BR约占紫膜干重的75,由248个氨基酸分子折叠成A—G7个跨膜螺旋,通常以三聚体形式存在,并形成二维的六角形晶格状结构.每一个BR分子都由一个视蛋
6、白分子和一个视黄醛分子构成,色素分子通过Shiff键与G螺旋Lys216的叫氨基相连-.BR受光激发后,全反式的视黄醛分子异构为13cis结构,并经过形成一系列热平衡中间态(BRK63o—L5一MⅢ?N55o06+B7o),最终返回基态BR..此外,0中间态的视黄醛还可以异构为9-cis结构,进入分支光循环,经P和Q啪返回基态J.在所有中间态中,M态和P,Q态最有应用前景.但天然BR分子的M态寿命很短,而P,Q态虽然寿命较长,但量子效率较低,从而限制了它的商业开发[4].目前对BR分子的改造主要通过
7、3种方法:调节pH值,化学修饰和定点突变_5].长期以来,位于质子传递通道入口处的Asp38(D38)在后半程光循环(M—N一0一BR)中的作用,以及它在质子吸收和膜内侧(cytoplasmic,CP)半通道(即CP—Schiff碱基,也叫内通道)中的地位,一直存在争议.傅立叶红外光谱(FTIR)试验显示,BR蚴与野生型BR的构象无明显差别,所以有人认为,D38在光循环中无关紧要].BR蛋白的同源比对结果也显示出D38一R(Arg)的突变似乎是无义的,因为至少存在6种BR样蛋白在这一位点的氨基酸就是
8、ArgE.然而,Riesle等认为,BRD38R的质子泵效率降低,M态寿命明显延长,作为质子传递通道的第一个氨基酸,D38应该是质子吸收和质子传递内通道的关键氨基酸,并对后半程光循环产生重大影响.因此,本研究在D96N的基础上,通过引进D38R突变,以期得到具有更长M态寿命的收稿日期:20060527十通讯联系人Emailicaojw@whu.edu.cn基金项目;国家自然科学基金资助项目(60677038)作者简介;王友亮(1974),男,硕士生.现从事微生物学分子
