氮氧自由基自旋探针R1在特定空间位点上对bacteriorhodopsin产生颜色调谐效应的机理分析

• 作者: 刘杨 胡坤生 赵谦 邓晓蓓 陈德亮
• 来源期刊: 生物物理学报
• 学科: 生物学
• 关键词: 颜色调谐 视黄醛 质子传递 光循环 自旋标记
• 年，卷（期）: 2010,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 322-333,257
• 页数: 13页
• 分类号: Q632
• 语种: 中文

摘要

蛋白质结构研究中的氮氧自由基自旋探针R1,在特定的空间位置上会对bacteriorhodopsin的结构与功能产生影响.该文作者发现:将bacterorhodopsin中远离视黄醛的第192位Gly替换为自蕨探针R1后,产生了显著的颜色调谐,最大吸收峰有28nm的蓝移.但用R1替换Gly192邻近的Gly195和Ala196,未产生颜色调谐效应;替换螺旋E末端的Val130和Tyr131,以及螺旋B末端的Leu62,均无颜色调谐.进一步表征bacteriorhodopsin光循环中间体O和M的衰减过程发现:R1替换前,Gly192Cys(+)的O态衰减寿命约为847.7 ms;但替换后,其衰减显著加快至308.2 ms.M态的衰减寿命在R1替换后反而显著延长,尤其是慢组分Ms从24.8 ms延长至83.6 ms.Gly192R1的顺磁共振信号揭示:该位置上的R1处于低运动性状态,表明R1可能与局部环境的结构组分发生了直接作用.晶体结构分析发现:R1可能直接与质子传递通道中的"三体水分子"作用.由于"三体水分子"通过长程的氢键网络与视黄醛活性中心相连,并且参与质子在bacteriorhodopsin中的传递,因此自旋探针R1在膜表面Gly192位置处产生的颜色调谐.可能是一种分子内的长程作用结果.