【摘 要】
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古紫质-4（Archaerhodopsin-4,aR4）是一种存在于嗜盐菌Halobacterium species XZ515（H.sp.XZ515）细胞膜上且含有类胡萝卜素发色团菌红素（Bacterioruberin）的光敏受体蛋白,与细菌视紫红质（Bacteriorhodopsin,b R）具有相似的三聚结构和光驱质子泵功能。配体视黄醛受光激发后由all-trans异构为13-cis进入光循
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古紫质-4（Archaerhodopsin-4,aR4）是一种存在于嗜盐菌Halobacterium species XZ515（H.sp.XZ515）细胞膜上且含有类胡萝卜素发色团菌红素（Bacterioruberin）的光敏受体蛋白,与细菌视紫红质（Bacteriorhodopsin,b R）具有相似的三聚结构和光驱质子泵功能。配体视黄醛受光激发后由all-trans异构为13-cis进入光循环,在经历K、L、M、N、O等一系列特定波长的中间态后回到基态,并伴随质子从胞内定向传输至胞外。尽管二者均为外向质子泵,但aR4表现为与b R不同的先摄取后释放的质子传输时序。位于b R胞外半通道的精氨酸-82（Arginine-82,R82）在质子传输过程中起着重要作用,充当着视黄醛键合区五边形氢键网络与质子释放簇（Proton Release Cluster,PRC）之间的桥梁,不仅向胞外传递D85的质子化信息,同时调控PRC质子的释放和再质子化。R83作为aR4中的同源等位残基,其侧链取向与b R中的R82有所不同,而这一差异是否与其质子释放时序的不同有关目前尚未见报道。为此,本研究采用基因工程、紫外-可见光吸收光谱、闪光动力学光谱和p H滴定等技术手段,对比分析R83/R82在aR4/b R中的差异性作用,以探究R83在aR4中的功能以及菌红素是否影响R83的功能作用。结果表明,R83在aR4中也起到质子受体与质子释放簇之间的“桥梁”作用,但是由于R83的侧链胍基的取向更加偏向胞内侧,距离PRC更远,使得R83与PRC间的氢键相互作用要弱于R82与PRC间的氢键相互作用,这可能是导致aR4相反质子释放时序的原因之一。此外,菌红素是镶嵌在aR4三聚体之间具有疏水性的长链甾醇类物质,起到稳定蛋白三聚体结构的作用,菌红素的缺失会造成蛋白结构装配松散,膜片层均一性降低,弱化R83突变对蛋白结构和功能造成的影响,导致R83的功能对体系p H依赖性增加。
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