Структурно-функциональное исследование бактериородопсина: роль аминокислотных остатков тирозина и лизина

• Автор: Василева, Христина Василева
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 c. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

СТРУКТУРНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОТОН

ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ МЕМБРАННЫХ БЕЛКОВ .

I. Бактериородопсин

П. Протоннаф АТФаза НАТФаза

Ш. Трансгидрогеназа.

У. Цитохромоксидаза

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

I. Изучение функциональной роли остатков

тирозина .
П. Роль отдельных участков полипептидной цепи бактериородопсина в восстановлении его нативной структуры
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
I. Выделение пурпурных мембран
П. Делишдирование бактериородопсина.
Ш. Химическая и ферментативная модификация
1. Восстановительное метилирование
2. Сукцинилирование .
3. Протеолиз бактериородопсина
4. Нитрование бактериоопсина
5. Восстановление нитрованного бактериоопсина гидросульфитом натрия
6. Радиоактивное сукцинилирование остатков аминотирозина в бактериоопсине
7. Радиоактивное динитрофенилирование остатков
аминотирозина в бактериоопсине
ГУ. Аминокислотный анализ белка.
У. Бромциановый гидролиз и разделение пептидов
У1. Аналитический электрофорез в полиакриламидном
геле .
УП. Определение ыконцевых аминокислотных остатков
и аминокислотной последовательности пептидов . Ж. Иммобилизация нитрованного бактериоопсина на носителе, его бромциановый гидролиз и определение ы концевых аминокислотных остатков пептидов, ковалентно связанных с тиолстеклом.
IX. Реконструкция липопротеинового комплекса
бактериоро до псина
X. Метод резонансного комбинационного рассеяния РКР
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


К началу настоящей работы, являющейся частью структурнофункциональных исследований бактериородопсина, проводимых в Институте биоорганической химии им. М.М. Шемякина АН СССР, была установлена первичная структура белка и предложена модель организации его полипептидной цепи в пурпурной мембране. На сегодняшний день накоплено огромное количество данных о структуре и механизме действия бактериородопсина, но вопросы о первичных реакциях переноса протона и о природе протон. Целью настоящей работы явилось исследование функциональной значимости аминокислотных остатков тирозина и лизина в полипептидной цепи бактериородопсина с помощью различных физикохимических методов анализа. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю работы академику Ю. А.Овчинникову за предоставленную возможность работать, за постоянную поддержу и внимание. Глубокую благодарность автор выражает А. Н.Г. Абдулаеву, М. Ю.Фейгиной, Н. Н.Хорошиловой, И. Р.Набиеву, Р. Г.Ефремову, Н. М.Чихляевой за помощь и консультации в процессе работы и обсуждении полученных результатов. Изучение транспорта ионов через биологические мембраны в настоящее время является актуальной проблемой физикохимической биологии, и ее разработка во многом определяет прогресс в познании механизмов биоэнергетических и регуляторных процессов в клетке. В последние годы в этой области, наряду с продолжающимся изучением общих воцросов и теорий исследования белков, которые непосредственно участвуют в переносе ионов через биомембраны. Как известно, интактные биологические мембраны непроницаемы для ионов водорода, поэтому вполне естественно возникают вопросы как происходит перемещение протонов через мембрану существуют ли специальные протон транспортирующие системы или протонофоры. В принципе, существование протонфоров теперь не вызывает сомнения. Уже давно известен ряд природных и синтетических соединений фосфорилирования. Эти соединения различные по своей химической природе цредставляют в большинстве случаев слабые кислоты, весьма липопрофипьного характера. В недиссоциированной форме они могут легко пересекать мембрану, отдавать цротон на противоположной стороне и в виде соответствующего аниона возвращаться назад, функционируя таким образом, как подвижные переносчики. Отметим, что транспорт протонов, по такому механизму, цроисходит по градиенту потенциала и или концентрации, и именно этот градиент является движущей силой процесса. Исходя из физикохимических свойств биологических мембран более вероятно, что такие белки образуют в мембране протонпроводящий канал, чем являются трансмембранными подвижными переносчиками. Таким образом можно выделить два основных типа цротонофоров первые функционирующие как подвижные переносчики и вторые образующие протонпроводящие каналы. Если в исследовании цротонофоров первого типа достигнут значительный прогресс, то экспериментальный материал, касающийся структуры и основ функционирования цротонофоров белковой природы, получен лишь в течение нескольких последних лет. Настоящий обзор представляет собой попытку осветить наиболее существенные достижения в области изучения белковпротонофоров. В году из клетки галофильной бактерии на1оЬасъег1ит Ьа1оЫит были выделены мембраны интесивно пурпурного цвета, единственным белковым компонентом которых оказался хромопротеид, названный бактериородопсином. Этот белок состоит из одной полипептидной цепи с молекулярной массой 0 дальтон и связанного с ней остатка ретиналя I . Спектральные, фотохимические и функциональные свойства бактериородопсина определяются взаимодействием его простетической группы протонированного альдегида ретиналя с белковым окружением рис. Рис. Оказалось, что пурпурная мембрана представляет собой естественный двумерный кристалл. Молекулы бактериородопсина организованы в мембране в виде тримеров, причем каждый тример окружен шестью другими так, что образуется правильная гексагональная решетка. Это обстоятельство позволило применить прямые физические методы для изучения третичной структуры бактериородопсина в мембране 4, 57.