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细菌视紫红质是嗜盐杆菌产生的由248个氨基酸所组成的一个七跨膜蛋白,其中位于G螺旋上的赖氨酸216与由视蛋白封装进入的小分子视黄醛结合形成一个希夫碱。目前它被认为是接受光照能量并将其转换为化学能量的基本结构单元。它能够驱动光循环的发生,从而由细菌视紫红质从胞内泵运一个质子到胞外。形成一个质子梯度,被ATP酶用来合成ATP能量。对细菌视紫红质的研究一方面能够对这个蛋白的功能发挥进行解释,另一方面,它作为一个七跨膜螺旋蛋白,可以作为研究G蛋白偶联受体(G protein coupled receptors,GPCR)的模型。
固体核磁共振技术在探究膜蛋白结构与功能方面具有十分强大的优势,能够对大分子的动态行为进行监测和表征,目前是研究蛋白结构与功能的重要工具。由于核磁共振方法只能检测那些自旋不为零的原子核,而天然丰度的碳、氮均是自旋为零的核。因此需要对这些核进行同位素标记。本论文所采用的方法是在培养基中添加选择性特异性标记的氨基酸,由细菌吸收并将其转化整合到细菌视紫红质上,细菌视紫红质即得到标记。
我们对获得的甘氨酸、丙氨酸特异性标记的细菌视紫红质样品进行了核磁实验,包括一维谱和二维谱。在对细菌视紫红质的交叉极化实验与双量子过滤实验进行比较发现,双量子过滤实验能够消除细菌视紫红质中天然丰度的13C、15N的信号。这将对于将来进行多标记氨基酸核磁实验简化谱图提供途径和方法上的可能。在二维谱上主要是进行了RFDR(Radio-Frequency Driveil Recoupling)实验,这是一个同核零量子再偶合的实验。实验结果表明,能够依据甘氨酸没有β碳这一特殊性将标记样品中的甘氨酸和丙氨酸的谱峰进行指认。