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荷电脂质对重组细菌视紫红质蛋白活性的影响

王震  
【摘要】: 细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin, BR)蛋白是嗜盐菌紫膜上的唯一蛋白,具有光驱质子泵活性。受到光激发时,BR蛋白将经过由K,L,M,N,O等瞬间中间态组成的光循环过程。M中间态对应于BR蛋白向胞外的质子释放过程。 本论文利用去垢剂透析法将BR蛋白重组于不同处方、不同荷电脂质比例的脂质体中,研究了BR在非光照条件下输送氢离子的活性、荷电脂质对蛋白重组机制以及重组BR蛋白光循环活性的影响。 细菌视紫红质蛋白在避光条件下,有助于氢离子的过膜扩散。这可能是因为:(1)BR具有质子通道作用,即使在非光照条件下,亦能输送氢离子过膜。(2)BR与脂质膜的结合致使脂质膜致密性改变。在脂质膜组分中加入阴离子脂质,BR脂质体的氢离子通透性随着阴离子电荷的增加而减小,当阴离子脂质比例达到20%时,BR脂质体的氢离子通透性甚至略低于空白脂质体。与此同时,阳离子脂质成分的添加亦降低了氢离子通透性,但随着其比例的增加(10%~30%),蛋白脂质体通透性基本不变。 重组过程中,随着脂质膜中阳离子脂质比例的增加,膜上反向组装的BR蛋白的比例也随之增加。在阴离子脂质环境中,细菌视紫红质蛋白则倾向于正向组装;但是,即使在100%阴离子条件下,蛋白也不能完全实现正向排列。此发现表明电荷是BR重组过程中的重要影响因子,对膜蛋白体外研究模型的构建及优化提供了有效信息。 不同处方的荷电蛋白脂质体上,细菌视紫红质蛋白的M态衰减曲线有所差异。随着脂质体中阳离子成分的增加(0~60%),其上重组BR蛋白的M态衰减时间也延长;而当增加阴离子比例时(0~60%),M中间态衰减时间缩短。我们推测,微环境中的离子浓度变化导致蛋白内的电荷分布改变,从而影响其光循环。


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