细菌视紫红质研究的新进展

细菌视紫红质（bR)自六十年代末发现以来,一直是膜蛋白领域研究的热点之一,bR不仅在基础理论研究方向有着深远的意义,而且也有着广泛的应用前景。对bR的结构、质子泵功能、折叠机制等研究前沿进行概述。     

细菌视紫红质的质子传输机理

细菌视紫红质（bR）是嗜盐菌紫膜中的唯一蛋白质成分, 具有质子泵、电荷分离和光致变色功能. bR分子中的发色团视黄醛通过质子化席夫碱以共价键与Lys216相连. bR分子受可见光照射后, 视黄醛发生从全-反到13-顺式构型的异构化, 导致席夫碱的去质子化,继之以可极化基团位置的改变. 力场的变化引起包括蛋白质三级结构在内的诸多变化, 这些变化促进并保证了质子从细胞质侧向细胞外侧的定向传输.     

细菌视紫红质的基因克隆与表达

细菌视紫红质的基因克隆与表达卢春林,汪俭,梅祺,韦钰（东南大学吴建雄实验室,南京２１０Ｏ１８）叶寅,田波（中国科学院微生物研究所,北京１０００８０）关键词细菌视紫红质基因;聚合酶链反应（ＰＣＲ）;基因克隆与表达细菌视紫红质（ｂａｅ快ｒｉｏｒｈｏｄｏＰ...     

嗜盐菌中的类视紫红质蛋白

本文简要综述了在嗜盐菌中发现的四种含视黄醛的膜蛋白:bR,hR,sR-Ⅰ和sR-Ⅱ;着重介绍了对它们的结构和功能的研究状况,同时展示了这四种蛋白质在结构和功能方面的相似之处。     

猪眼视紫红质膜液晶态结构特征

光敏色素视紫红质(Rhodopsin)是一种以生色团为辅基的色素蛋白。近年来的研究表明视紫红质分子是在脊椎动物视网膜光感受器的片层膜内或膜上,它在光-电转换机能中起着重要作用。光感受器膜类似于一般生物膜,也处于有序、多变的液晶态。在自我有序的液晶相-片层结构中,分子的长轴基本平行,形成分子层。这种表面可用于简单的有机反应,如异构化、酶的氧化、还原以及脱氢作用等。这些结构对能量的变化也很容易发生反应。因此研究视紫红质在片层膜上的液晶态结构,对进一步探索光感受器功能是有重要意义。     

β-肾上腺素受体与视紫红质在结构上相似

Richard Dixon 等在1986年5月报告,他们已将哺乳动物β-肾上腺素受体(β-adrenegic receptors,βAR)的基因按顺序排列成功,并确信不是假基因。通过仓鼠肺βAR 基因序列的分析,得出二个结论:一是βAR 和光敏色素视紫红质(rhodopsin)在结构上有相似性;二是仑鼠βAR 基因密码子序列中未发现有非密码片段(内含子introns)插入。药理学家把AR 分为α_1、α_2、β_1和β_2几个亚型,并已认识到AR 与儿茶酚胺接触后所发生的几种反应,例如受体的敏感性降低和受体总数减少。生化学家阐明了儿茶酚胺与受体结合后最初的几步反应:儿茶酚胺与βAR 结合引起受体与G(或N)蛋白发生偶联,并进一步引起GTP 与G 蛋白的α亚单位结合。这     

细菌视紫红质的光电响应特性和机制

在ITO导电玻璃上制备定向细菌视紫红质 (BR)电泳沉积膜或LB膜组成光电池系统 ,在短脉冲激光照射下 ,测定其脉冲响应光电压 ;在间断光照射下 ,测定其对光强变化产生的微分响应信号。对脉冲光电响应和微分响应的机理及其关系进行理论分析和解释 ,认为脉冲响应是BR分子内部生色团快速光极化引起的电荷分离和希夫碱及其周围氨基酸去质子化和再质子化过程引起的质子定向运输产生的位移电流 ,是一个快反应过程 ,是微分响应的早期反应和基础。微分响应则是由于菌紫质的光驱动质子泵产生的连续质子流在光开和光关瞬间引起光电池系统充放电以及测量电路的耦合特性引起的 ,是一个慢变化过程     

细菌视紫红质光学图像存储的灰阶特性研究

细菌视紫红质（Bacteriorhodopsin,BR）是一种具有优良光致变色特性的光敏蛋白分子,具有极好的抗疲劳性和高的光转换量子效率,可用于光学图像信息的获取和存储.文章讨论了BR分子膜在受到随空间位置变化的光强调制下,BR分子膜光吸收变化量的空间分布及其与存储图像灰度分布之间的关系;建立了BR灰度图像存储特性实验系统,并对BR-D96N薄膜存储的光学图像灰阶特性进行了实验研究,实验表明BR薄膜图像存储具有出色的灰度表现能力.     

细菌视紫红质中质子泵出的分子机理

细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin,或bR)是盐生嗜盐菌(Halobacterium salinarium)等细菌的跨膜蛋白质,其色基视黄醛的光致异构化作用触发细菌视紫红质的一系列结构变化,把质子从细胞质泵到细胞外空间。对细菌视紫红质中质子泵出分子机理进行了描述。     

细菌视紫红质对调制光的响应特性

细菌视紫红质在结构上与视紫红质的相似性使其具有某些视觉响应特性.用电泳法在不锈钢电极上沉积出定向紫膜薄膜,构成不锈钢/紫膜/凝胶/铜电极结构的光接收器.在调制光作用下,光接收器显示出对光强变化的微分响应特性.测量了光电压随调制频率和入射光功率的变化关系.比较和讨论了细菌视紫红质对调制光响应特性与视觉频闪及明暗感的相关性.     

变形菌视紫红质十年的回顾与展望

变形菌视紫红质(proteorhodopsin,PR)是一类吸光色素膜蛋白,它是由7个跨膜ɑ-螺旋(A～G)组成的视蛋白(opsins)与色素视黄醛(retinal)通过共价键结合而形成。PR广泛存在于海洋和淡水水域的微生物中,是一种质子泵型的视紫红质,可在光的驱动下将质子从细胞质泵到胞质间隙,从而在细胞内外产生质子梯度,形成的化学势能被用于合成ATP、物质的跨膜运输以及驱动鞭毛运动等方面。据估算含PR的细菌在海洋水域中约占总细菌的13%,而每个含PR的细胞中的PR分子数约为2.5×104个。对PR功能的研究表明PR具有增强其宿主菌抵抗外界不良环境的能力;而对于PR三维结构的研究对PR的作用机理及其功能的研究将有更进一步的推动作用。     

基因突变细菌视紫红质薄膜的长寿命M态光存储

实验研究了D96N型基因突变细菌视紫红质薄膜的光存储性能,实现了用670 nm激光在BR膜上记录光学图像,用560 nm弱光读出图像,用488 nm激光擦除图像的写读擦操作.M态寿命在室温下延长到了3 min,比溶液状态下的野生细菌视紫红质M态寿命延长了5个数量级.     

细菌视紫红质的构象模拟和视黄醛的顺反异构模型

本文在细菌视紫红质构象模拟的基础上提出了一个视黄醛顺反异构模型.该模型中视黄醛的C_(13)—C_(14)与Lys—216的C~δ—C~e处于一直线上,这样,顺反异构只涉及视黄醛C_(15)和Lys—216的N~ζ绕此直线为抽的旋转.理论计算表明,这是一种空间障碍最小的模型,并能通过Asp—96和Asp—212传递质子.     

细菌视紫红质的两种光电微分响应及其机制

利用MATLAB软件对细菌视紫红质 (BR)膜光电器件的脉冲响应实验数据进行拟合 ,得到器件的冲激响应函数。据此用SIMULINK模块构造出了反映BR光电器件特性的仿真系统。利用此系统对不同间断光入射BR光电器件时的输出响应信号进行了仿真计算。通过分析得出结论 :以前所描述的微分响应 (发生在毫秒到秒的时间量级 ,在光打开时产生一个正脉冲 ,在光关掉时产生一个负脉冲 )并非BR分子固有的特性 ,部分是由于测量电路引起的。BR分子本身特性引起的微分响应是发生在微秒时间量级 ,而且在光打开时产生一个负脉冲 ,在光关掉时产生一个正脉冲。对这两种微分响应产生的机制分别进行了探讨     

细菌视紫红质光循环中间体M412的动力学初探

采用紫外可见吸收光谱技术和闪光光解技术,初步观察了细菌视紫红质(BR)分子在宽pH范围(2.1～12.3)内的特征吸收峰以及M412的相对浓度和M412的慢成分半衰期的变化,并对其结构和光循环功能进行了讨论.紫外可见吸收光谱实验结果显示:pH=5.0～10.0时,BR最大特征吸收峰值约为568 nm;pH＜5.0时,BR最大特征吸收峰发生红移;pH＞10.0时,BR最大特征吸收峰发生蓝移.闪光动力学光谱结果显示:pH为7.3～9.5时,M412的相对浓度(M0)基本稳定在0.038左右;pH＜7.3时,M0逐渐减小;pH＞9.5时,M0明显上升,在pH=11.8时达到最大值0.1355,随后又快速下降.pH为2.1～7.3时,M412的慢成分半衰期(ts1/2)值在(4.1±1.1)ms左右;pH＞7.3时,ts1/2值急剧延长到40 677.4 ms.推测在高pH条件下,BR分子的光循环有新的路径和机理.     

脉冲激光对细菌视紫红质的瞬态光电荷转移动力学研究

细菌视紫红质（ＢＲ）是一种可进行光能存储与转换的蛋白质分子,在光作用下,能极快地产生电荷分离与电光响应信号。实验采用自制的波长可调的染料激光,在μｓ－ ｍ ｓ时域内对ＢＲ的动态光电响应信号进行了研究,总结了当激发脉冲光波长改变或强度改变时光电压变化的规律,并定性地分析了ＢＲ产生上述现象的机理。     

细菌视紫红质分支光循环研究的新起点——蓝膜

细菌视紫红质分支光循环研究的新起点——蓝膜@张国艳$中国科学院化学研究所分子科学中心!北京100080 @李宝芳$中国科学院化学研究所分子科学中心!北京100080 @江龙$中国科学院化学研究所分子科学中心!北京100080~~     

Gloeobacter violaceus视紫红质在大肠杆菌中的异源表达与功能评价

质子泵型视紫红质是一种在自然界广泛存在的简单光合系统,它可以结合视黄醛,在光照下将质子由胞内泵向胞外,形成质子梯度势,在一定程度上促进ATP的合成。在非光合工程菌中引入视紫红质将光能转化为化学能有助于促进微生物生长、生产以及提高细胞耐受性。文中在大肠杆菌Escherichia coli中异源表达了来自Gloeobacter violaceus PCC 7421的质子泵型视紫红质Gloeorhodopsin(GR),并验证了它的功能活性。在大肠杆菌中表达时,GR可以正确行使光驱质子泵功能,最大吸收波长位于539 nm。GR分布在细胞膜表面,没有在胞内形成包涵体。在通过核糖体结合位点(Ribosome binding site,RBS)优化的手段提升GR的表达水平之后,观察到了胞内ATP水平的提高,证实在特定的条件下,GR可以为异源宿主带来额外的能量补充。     

不同pH条件下细菌视紫红质的共振拉曼光谱研究

本实验测定了不同pH条件下嗜盐菌紫膜中细菌视紫红质(bR)的共振拉曼光谱.13-顺式视黄醛生色团的特征峰1187cm~(-1)和全反式、13-顺式共有的特征峰1200cm~(-1)带强度之比I_(1187)/I_(1200)在pH1.0-8.9之间约为0.76,而pH高于8.9为0.97.pH3.0-9.0时C=NH~ 振动峰为1640-1642cm~(-1),pH9.4以上为1642-1644cm~(-1),pH9.2附近变化最大,pH3.0以下低于1640cm~(-1).酸性和弱碱性范围时,19-CH_3和20-CH_3的面内变形振动与面外变形振动相互重叠,碱性范围分为双峰.并讨论了对结构及其稳定性的影响.