Исследование механизма репротонирования основания Шиффа при фотоцикле мутантного бактериородопсина D96N

• Автор: Радионов, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ

имм.ММм.имимнааммихиммамиммиа.ММм.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

i

1.1. Строение Пурпурных i мерли и елктнчюродопсинл.

. 1.1. Структура пурпурных мембран.

..2. Структура активного центра БР.

. I.2. Область быка с внешней стороны мембраны л.

..4. Особенности структуры цытоплспмотиыеского домена бактериородопсина

1.2. Фоюцик.4 БР ...
1.3.. Первичные процессы фотоцикха
1.3.2. Депротонировтние шшумма основаних и выброс протона с внешней стороны мембраны
.3.3 Переключение активного центра с внешнего банена на цитоплазматический.
1.3.4. Репротонирование шиффова основания 2
.3.5. Поглощение протока со стороны цитоиалыы и вохищение БР в исходное состоите
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Препаративные методы .
2. . . Объект исследования
2.1.2. Выращивание бактерий.
2..3. Выселение пурпурных мембран
2.1.4. Приготовление препаратов.
2.1.4 1. Бифчммркншиис свикакмаюеагекш ..
2.1.4 2. Молифмкми белка СА. I. и
2.1.4.3. Модификация Се.ка
2.1 4.4. Изучение действия тикаю поликиентных металлов н Смох
2.1.4.5. Искуест ценные доноры протона агнл мария и мдргосимамиму
2.1.4 А Приготовление со.юбилкшроеитон препарата баюсриородоосина


,

2.1.5. Реактивы
2. Схслш установки.
2.2. Аналитические методы.
2.2.1 Оптические юмсрсния
2 2 2. Построение дифференциальных спектров
1М1ММ1МНММММ
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Кооперативные явления нрифогоциклк бактериородопсина .
. Влияние ингибиторов на распад интермедиата М в Фотоцикле кактериородопсина дикся о типа и МУТАНТА 6К...
3.3. Открытое и закрытое состояние М.... .
3.4. Особенности фотоцикла б рНзависимость.
3.5. открытая и закрытая форма ИНТЕРМЕДИАТА .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Вследствие того, что на липидах ИМ и поверхности БР присутствует множество заряженных групп, ИМ имеют высокую суммарную плотность отрицательного заряда . Высокий поверхностный потенциал определяет высокое содержание протонов вблизи поверхности мембраны и. БР. В ИМ центр липидного бислоя сдвинут ближе к внешней стороне мембраны приблизительно на 5 А относительно центра молекулы БР. В результате, цитоплазматическая часть БР по сравнению с внешней меньше погружена в липидный бислой. Видимо, поэтому на цитоплазматической, а не на внешней части белка во время фотоцикла происходят значительные конформационпые изменения i V . Окраску ПМ придаст хромфор шиффово основание еаминогрунпы Лиз6 и регнналя. Полиеновая цеп, и риононовое кольцо рстиналя находится на расстоянии около 3. А от боковых i Грн, Тре, Тре, Мет8. Три8, Сер1. Тре2. Мет5, Грн2. Тир5, Три9 и Асп2 , . Лиз6 с хромофором расположен рядом с центром столба . Взаимодействие с белком приводит к сильному сдвигу спектра поглощения хромофора в красную область максимум поглощения светоадаптированного БР располагается в области 0 нм вместо 0 нм Ходонов и др. Шиффа. Такое изменение положения максимума поглощения было названо опсиновым сдвигом. При рН7 и умеренной концентрации соли ретинальный хромофор БР существует в темноте в двух изомерных формах полностыотранс,анти и цпс. В светоцдаптироианном состоянии весь хромофор находится в по. Процесс тем новой адаптации представляет собой тепловой переход пояностмотранс хромофора в равновесную смесь ii , . БР с палностыотранс формой ретинатя способен транспортировать протон. Белок же с хромофором в цис конфигурации вблизи нейтральных значений подобной активностью не обладает. Причины отсутствия активности белка с пигментом в форме цис до сих пор не совсем понятны. Возможно, это связано с тем, что связь в цис форме находится в сим конформации i а Содержание в белке большого количества ионизируемых групп с различными рК способствует изменению состояния БР при изменении i I. Гак, при низких значениях БР переходит в синюю форму i. Максимум поглощения этой формы составляет около 3 нм, а рК зависит от концентрации соли и. Истинное значение рК тою процесса составляет около 2,0 а Переход в синюю форму происходит также и при снижении содержания катионов в мембране, поскольку это приводит к увеличению концентрации протонов в лримембранном слое. Однако в этом случае максимум абсорбции сдвигается лишь на 1,5 нм . v . При дальнейшем повышении белок начинает денатурировать, и в спектре появляется полоса при 0 нм ii v . Сайтснецифнческий мутагенез большинства остатков из ближайшего окружения региналя приводит к изменению максимума поглощения хромофора или изменению скорости ею тепловой изомеризации i . I . ii . Боковая группа Лей, которая влияет на скорость 1 Ъцис потостьютранс реи зомеризаиии при фотоцикле . Л от мстильной группы ретинам . Как было покачано, на спектр абсорбции могут оказывать влияние некоторые группы белка, выступающие в роли комплексного противоиона для шиффова основания. Наиболее существенный вклад видимо вносят Арг, Асп и Асп2. Протон ированне Лсп и. Асп2 при низких значениях приводит к образованию синей формы БР i . . . Возможно, при образовании щелочной формы происходит депротонирование Тир и Тир5. Рис. Обдаеть БР с внешней стороны мем комплексного противоиона , Ораны, а Вид со стороны столба . v е а Из работы . Шнффа. Асп и Асп2 предполагалось ранее на основании влияния мутаций по этим остаткам на частотные сдвиги полос ОН во время фотоцикла i . . Сеть водородных связей Рис. Шиффа. Лсп. Асп2. ЬР .