Хромофорный центр и реакция фотоизомеризации в бактериородопсине

• Автор: Терпугов, Евгений Львович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 100 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАШЫ.

I. Бактериородопсин светозависимый протонный

1.1. НаоЬасегит НаоЬит

1.2. Фотофизиология НаоЬасеггш НаоЬига . б

1.3. Реконструкция протонного насоса и фотофосфорялирование в модельных системах

2. Структурные основы функционирования бактерио

родопсина

2.1. Структура пурпурных мембран.

2.2. Аминокислотная последовательность

3. Фотохимические свойства бактериородопсина .
3.1. Изомеры ретиналя и реакция фотоизомеризации
в бактериородопсине.
3.2. Фотохимический цикл бактериородопсина 4. Структура хромофорного центра бактериородопсина
4.1. Спектры поглощения и модели хромофорного
центра ретинальсодержащих белков
4.2. Модификации хромофорного центра бактериородопсина как метод его изучения .
5. Применение методов пикосекундной спектроскопии и резонансного комбинационного рассеяния для исследования ретинальсодержащих белков
5.1. Пикосекуццная спектроскопия и модели первичных процессов . .
5.2. Резонансное комбинационное рассеяние
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДУ
I. Приготовление образцов .
1.1. Вццеление пурпурных мембран
1.2. Приготовление суспензий и пленок пурпурных мембран.
2. Приборы и техника эксперимента .
2.1. Пикосекуццная спектроскопия .
2.2. Фотостационарная низкотемпературная спектроскопия .
2.3. Резонансная спектроскопия комбинационного рассеяния.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУВДЕНИЕ.
I. Исследование первичной реакции в бактериоро
допсине
2. Влияние дегидратации на бактериородопсин .
2.1. Влияние дегидратации на спектры поглощения в видимой и ИК областях спектра .
2.2. Фотоактивность при комнатной температуре . .
2.3. Фотоактивность при низких температурах .
3. Влияние дегидратации на хромофорный центр
бактериородопсина по данным резонансного
комбинационного рассеяния света .
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Известно, что пурпурные мембраны, адаптированные к темноте, содержат смесь цис БР и полностью транс БР, а спектральные изменения, сопровождающие первичную реакцию для этих молекул, близки. В связи с этим возникает вопрос о реакции фотоиэомеризации как первичной, запускающей все последующие химические реакции в родопсине и БР. В настоящее время не выяснено, какова роль существования цис и транс форм БР и зависимого от света изменения соотношения этих форм. Не достаточно хорошо изучено, как сказывается на спектральных характеристиках БР изменение изомерного состояния остатка ретиналя и его взаимодействие с функциональными группами белка. Данная работа посвящена изучению методами оптической спектроскопии роли изомерного состояния остатка ретиналя и ближайшего к нему белкового окружения в фотохимических процессах в БР. Исследовать первичную реакцию в БР. Изучить действие дегидратации, приводящей к ингибированию реакции цис полностью транс фотоизомеризации, на фотохимический цикл БР. Исследовать изменения в структуре хромофорного центра БР, вызванные дегидратацией пурпурных мембран. В данной работе проведено исследование фотообратимости первичной реакции в БР. На основании полученных данных предложена энергетическая схема первичных процессов в БР, которая отличается от схем, приводимых ранее. Проведено детальное изучение действия дегидратации на хромофорный центр БР. В ходе работы были разработаны и успешно применены такие методы исследования, как получение спектров резонансного комбинационного рассеяния света от твердых фотоактивных образцов, фиксация определенного количества влаги на образце при низкой температуре. ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ I. Экстремальные галофилы Ъгi На1оМшп встречаются в соленых озерах, пересыхающих лагунах, на солончаках там, где изза испарения концентрация солей в рассолах может доходить до насыщающей. Днем в таких местах плотность солнечной радиации и температура довольно высоки, но крайне низка концентрация кислорода изза отсутствия производящих кислород галофильных водорослей . Клетки На1оЪаег1ит На1оЪ1ит не содержат хлорофилла, они не сбраживают сахара и всецело зависят от фотосинтеза и окислительного фосфорелирования, как источников метаболической энергии . Данон и Стокениус провели измерения содержания АТФ в клетках На1оЪаег1ит На1оЪ1шп . В анаэробных условиях,в темноте количество АТФ резко падало и далее оставалось на постоянном низком уровне, свет или аэрация восстанавливали количество АТФ до первоначального уровня . Действие света и кислорода ингибировалось разобщителями окислительного фосфорилирования и ингибиторами транспортных АТФаз. Эти факты легко объясняются исходя из хемосмотической теории энергетического сопряжения , если предположить, что в клетках На1оЪаег1ш1 На1оМит свет и окисление метаболитов кислородом это два альтернативных источника энергии, каждый из которых производит электрохимический протонный градиент. В4. Спектр действия света на синтез АТФ и ингибирование дыхания имеет широкий максимум около 0 нм, который хорошо согласуется со спектром поглощения фракции пурпурных мембран . Прямое подтвервдение вызванного светом транспорта протонов через пурпурную мембрану было получено Ракером и Стокениусом с помощью липидных везикул, в которые эти мембраны были встроены. При освещении таких везикул наблюдались изменения . В дальнейшем данная модельная система была дополнена включением в мембрану АТФсинтезирующего компонента митохондриальной АТФазы. На свету такая система синтезировала АТФ из Щ и фосфата . Эти эксперименты, а также работы, выполненные на других модельных мембранных системах , , однозначно показали, что БР использует энергию поглощения света для создания электрохимического градиента протонов через мембрану. Таким образом, БР представляет собой зависимый от энергии света протонный насос. Пурпурные мембраны представляют собой хорошо различимые участки клеточной мембраны, так как белковые молекулы на ее поверхности организованы в регулярную гексагональную решетку, которая не обнаруживается на других участках мембраны , . Изолированные пурпурные мембраны содержат только один белок с молекулярным весом 0.