Y186F突变对光受体蛋白古紫质-4质子传输和能量转换的影响

光驱动质子泵是一类以视黄醛为主要发色团的七-跨膜光敏受体蛋白,其功能是利用质子由胞内输送到胞外所形成的氢离子浓度梯度,通过ATP的合成将光能转化为化学能。本研究以细菌古紫质-4(archaerhodopsin-4,a R4)为研究对象,旨在探究位于视黄醛结合口袋的芳香性残基酪氨酸186(Y186)对其质子泵功能以及能量转换效率的影响。利用重叠延伸PCR技术构建Y186F~L33-a R4突变体,并通过紫外-可见光吸收光谱、动力学瞬态吸收光谱以及ATP生成率测定等手段,对RC~L33-a R4(recombinant a R4)和Y186F~L33-a R4突变体进行对比研究。研究表明,相较于RC~L33-a R4,Y186F~L33-a R4突变体的紫外-可见光谱最大吸收峰发生了4 nm的蓝移,M中间态寿命延长了约5倍,O中间态寿命则延长了约2倍,同时突变之后造成了质子泵功能的明显减弱。此外,相较于重组RC~L33-a R4菌株,Y186F~L33-a R4突变体菌株的ATP生成率约降低了36.5%。因此可以判定,位于视黄醛结合口袋的Y186是一个对质子传输和能量转换起重要作用的芳香性残基