細菌視紫紅質

1、 /3細菌視紫紅質嗜鹽性細菌鹽生鹽桿菌(Halobacteriumhalobium)的紫膜中存在的色素蛋白。分子量2.6萬，在1分子中有7條a螺旋鏈，各鏈以橫斷膜的形式與紫膜交織在一起，是內(nèi)在性(intrinsic)的膜蛋白。作為發(fā)色團，與視紫紅質一樣都含1分子的視黃醛，因其化學性質與視紫紅質相似，所以稱為細菌視紫紅質。發(fā)色團的視黃醛，在明處為全反式型(明適應型)，在暗處為全反式型和13順式型1：1混合存在(暗適應型)。明適應型細菌視紫紅質在光的激發(fā)下，與視紫紅質不同，在一般溫度下并不褪色，經(jīng)過幾個中間體再回到原來的全反式型，反復進行同樣的光反應循環(huán)。伴隨光反應循環(huán)的進行，氫離子穿越膜向一個方

2、向運輸。結果在封閉的膜系統(tǒng)形成穿越膜的氫離子濃度梯度，利用這個濃度梯度ATPase將ADP和磷酸合成菌視鹽桿紅厭質條的下結構述研究利進展主丁卩。細菌視紫紅質的結構研究進展bR由248個氨基酸組成，其基本結構是垂直于細胞膜表面的A、B、C、D、E、F、G的7個a螺旋,C端在細胞膜內(nèi)側,N端在細胞膜外側8。X射線衍射晶體學和電子晶體學一直是研究bR結構的主要技術,bR結構的解析為bR各分支領域研究提供了動力并奠定了基礎。1975年,Henderson實驗室應用電子顯微鏡、圖象重構和X射線分析技術，首次解析得到分辨率為7!的bR的二維晶體結構9,這項先驅性的工作為bR以及其它膜蛋白的結構研究奠定了基

3、礎。1990年，伴隨電子晶體學的發(fā)展,bR結構的解析有了突破性的進展。在3.5!分辨率下,得到了bR主鏈骨架的7個a螺旋的空間結構10。1996年,Grigorieff在此基礎上又提出了更精確的結構模型11，但bR的a螺旋以外的結構區(qū)域沒有得到準確的空間信息。1997年,YoshiakiKimura等人利用低溫電子顯微鏡首次揭示了bR的表面結構信息12。在3!地分辨率下，連接7個a螺旋的區(qū)域呈現(xiàn)明顯的反平行B折疊、B轉角和伸出膜外的a螺旋的長鏈部分，同時得到了質子通道內(nèi)部以及bR表面的電荷數(shù)量和分布的情況，如圖1所示12。同年,EvaPebay-Peyroula及其合作者利用X射線晶體衍射技術

4、,得到了更高分辨率(2.5!)的結構信息13,并首次給出了在質子通道內(nèi)部的水分子的位置文檔收集自網(wǎng)絡，僅用于個人學習文檔收集自網(wǎng)絡，細菌視紫紅質的折疊研究Oesterhelt.D于1974年首先開展了bR的折疊的研究25,隨后1980、1981年，Huang的文檔收集自網(wǎng)絡，僅用于個人學習研究可謂是膜蛋白折疊的經(jīng)典工作26,27。他們應用了同位素標記、SDS瓊脂糖電泳、CD、NMR等多種手段，在確定bR重折疊終產(chǎn)物時除使用可見光吸收表征以外，還檢測了質子泵功能,從多方面證明了當重折疊產(chǎn)物吸收峰達到560nm附近時，該產(chǎn)物形成與天然bR結構相似的單體和有功能的狀態(tài)，為bR重折疊的簡單檢測奠定了基

5、礎。研究膜脂在蛋白折疊中的作用是目前有關bR折疊的主要工作，其基本研究思路是將視蛋白(去視黃醛的bR)重組于紫膜的天然脂、人工脂或混合脂的微團中，與游離的或用微團包裹的視黃醛進行重組，通過研究蛋白折疊早期事件的經(jīng)典方法，并檢測光吸收來確定折疊終點。1993年，SirokmanG28將視蛋白和視黃醛通過去垢劑/脂微團混合得到最大吸收峰為550nm的產(chǎn)物，其質子泵功能與野生型bR相同，對bR的修飾并不會影響質子泵功能和最大吸收峰。文檔收集自網(wǎng)絡，僅用于個人學習隨后的熒光光譜法(1995Booth)、CD(1996Sugiyama)、FTIR(1997Ruedi2ger)、光二極管陣列(1998Fa

6、rooq)等技術也用于跟蹤bR在去垢劑/脂微團中的折疊事件29-32。文檔收集自網(wǎng)絡，僅用于個人學習Booth等人1995-2000年的工作對膜脂/去垢劑系統(tǒng)在膜蛋白折疊中的作用進行了系統(tǒng)的研究，他們發(fā)現(xiàn)膜脂對于折疊過程中的蛋白質的作用力似乎控制著其中的特殊事件1997年Booth等人發(fā)現(xiàn):蛋白折疊的限速步驟對DMPC/DHPC微團中DMPC的相對含量和水相的pH有依賴性，此說明控制bR折疊過程中的限速步驟是通過脂雙層的壓縮密度和pH來實現(xiàn)的33。2000年，該小組又進一步探討了膜蛋白折疊過程中的折疊中間體，發(fā)現(xiàn)存在兩個可以相互轉換的視黃醛-視蛋白中間體(最大吸收峰在380nm和440nm)，用216位的賴酸突變體研究進一步說明上述中間體中的視黃醛和視蛋白的結合是非共價的，且此中間體折疊至完好的bR的過程與視黃醛的濃度無關。他們認為膜蛋白的多步折疊途徑是pH依賴性的，在bR的折疊過程中存在至少兩個折疊中間體34。文檔收集自網(wǎng)絡，僅用于個人學習Yamaguchi等人于2000年，通過13C-NMR技術研究Ala-和Val-標記的羥氨漂泊型和野生型的視蛋白與視黃醛結合，正確折疊時蛋白骨架變化的情況35。發(fā)現(xiàn)當bR重組到脂雙文檔收集自網(wǎng)絡，僅用于個人學習層