__
عنوان بحث
باکتریو دوپسین
9 آذر 86 - 11:37
این ماده چیست وچه کاربردهایی دارد ؟
پاسخ ها
ترتیب پاسخ ها : از اولین پاسخ
2
7 تیر 1387 ساعت 23:22
پروتئین رتینال باکتریورودوپسین در واقع پروتئین فتوسنتزی آرکائون هالوباکتریوسالیناروم می باشد .این مورد می تواند انرژی نور سبز ( 500 تا 650 nm و ماکزیم 568nm ) را به پروتون الکتروشیمیایی تبدیل کند که برای تولید ATP توسط سنتز ATP مورد استفاده قرار می گیرد . این مسئله به عنوان یک پمپ پروتون با نور عمل می کند که باعث انتقال پروتون ها از سلول شده وکاتالیز وکتوریال را نمونه سازی می کند و مراحل آن را سهولت می دهد . مبحث باکترورودوپسین در واقع همه توجهات را به سوی خود جلب کرده و بصورت برنامه ای برای پروتئین های غشائی در انتقالات خاص در آمده است . ساختار آن و عملکرد آن در جزئیات زیاد آنالیز شده و تکنیکهای تجربی زیاد و متفاوتی را در بر گرفته و از بهترین نمونه های قابل فهم در کاتالیز وکتوریال محسوب می شود ... تغییر رنگ هدف نوری قابل برگشتی تمیز صورت می گیرد که کاربرد بیوتکنیکی باکتریورودوپسین را توسعه می دهد و کاربرد آن را در ثبت اطلاعات بحدی افزایش می دهد . تشریح بیشتر در اینجا بر اساس بررسی مقاله های هاپت ، تیوتر و آستریت در سال 1999 می باشد . ساختار و عملکرد باکتریورودوپسین : باکتریورودوپسین مثل همۀ پروتئین های رتینال از خانواده هالوباکتریوم ، در واقع به 7 مارپیچ انتقال غشائی توپولوژی تا می خورد که با حلقه های بین الارتباطی کمی همراه است . مارپیچ های تحت نام A,G به صورت کمانی شکل قرار گرفته اند و اطراف مولکول ریتنال را احاطه کرده اند که از طریق پایۀ شیف Shiff با لیزین روی مارپیچ G پیوند کووالانسی برقرار نموده است . بخش عرضی bR با بقایای مهم برای انتقال پروتون و مسیر احتمالی پروتون در شکل (1) نشان داده شده است . ساختار (D3 ) از طریق پایانه داده های PDB قابل دسترس می باشد که ورودی BRR محسوب می شود . شکل 2 نشانگر مدل توالی می باشد . رتینال می تواند سیتوپلاسما را از نیمه کانال برون سلولی که بواسطۀ آمینواسیدها جهت انتقال پروتون توسط BR متصل شده اند جدا کنند ( خصوصاً 96-Asp برای انتقال در سیتوپلاسما و 85-Asp برای کانال نیمه بیرون سلولی ) . پایه شیف که بین رتینال و 216-Lys برقرار است در مرکز این کانال واقع شده است . برای مجاز کردن انتقال پروتون وکتوریال دی ورپیروتوناسیون پایۀ شیف ، بایستی از جهات مختلف غشاء صورت گیرد . قابلیت دسترس بودن پایۀ شیف برای 96-Asp و 85-Asp بایستی طی سیکل کاتالیت سویچ شوند . هندسۀ رتینال و پایۀ پروتوناسیون مربوط به پایۀ شیف و واکنش با الکترواستاتیک موجود با بارهای اطراف آن ( 85-Asp و 212-Asp و82-Arg ) و دو قطبی ها هم با حداکثر جذب برای عملکرد بیولوژیکی همراه هستند . غشای ارغوانی purple : سطح سالیناروم هالوباکتریوم شامل مسیرهای غشایی است که غشای ارغوانی یا پریل نامیده می شود ، نسبت پروتئین به لیپید معادل 75 به 25 است . تنها پروتئین موجود در غشای پریل در واقع br است که یک کریستال دو بعدی هگزاتولی را شکل می دهد که شامل تریم های باکتریورودوپسین می باشد . غشای ارغوانی را میتوان به سادگی ایزوله نمود و اجازه داد تا تولید جرم باکتریورودوپسین برای کاربرد بیوتکنیکال طبق موارد لازم مورد استفاده قرار میگیرد . سیکل کاتالیتی باکتریورودوپسین : جذب فوتون بواسطۀ باکتریورودوپسین در واقع یک سیکل کاتالیتی را آغاز می کند که به انتقال پروتون از سلول منجر می شود . چندین واسطۀ در فوتوسیکل توسط تکنیکهای اسپکتروسکوپی شناسایی شده اند . بواسطۀ کاربرد تکنیکهای بیوفیزیکی ، طبیعت اتمی و تغییرات در هر مرحله از این سیکل شناسایی شده و با تابع انتقالی ارتباط دارد .این سیکل را می توان بطور رسمی بر حسب 6 مرحلۀ ایزومریزاسیون (I) ، انتقال یون (T ) و تغییر قابل دسترس تشریح شود ( سوئیچ S) . رتینال فتوایزومرانیزهای اولیه از یک All-trans به یک شکل cis-13 حرکت می کنند که با انتقال پروتون از پایۀ Schiff به اکسپتورپروتون 85-Asp همراه است . برای اعمال و کتوریالیتی ، در واقع می بینیم که ریپروتوناسیون پایۀ شیف از 85-Asp بایستی جدا شود . بنابراین دستیابی آن از بخش برون سلولی به درون سلولی قابل انتقال می باشد . بنابراین پایۀ شیف بعداً از 96-Asp در کانال سیتوپلاسمی ، ریپروتونات می شود . بعد از ریپروتوناسیون 96-Asp از سطح سیتوپلاسمی در واقع ایزومرایزهای رتینال بطور حرارتی صورت می گیرد و قابلیت دسترس بودن پایۀ شیف به بخش برون سلولی منتقل می شود که باعث برقراری مجدد وضعیت اولیه می شود . این مراحل نشانگر تعداد حداقل مراحل لازم برای توجیح کاتالیزهای وکتوریال در باکتریورودوپسین نوع وحشی می باشد . مرحلۀ سیکل کاتالیتی : تغییرات ساختاری دینامیکی که در کروموفور و پروتئین در طی سیکل واکنشی حاصله از نور را می توان یا بطور مستقیم بواسطۀ تکنیکهای اسپکتروسکوپی حل شدۀ زمانی ( اسپکتروسکولپی لیزری آلترافاست ، فتولیزنوری ، ESR ( اسپکتروسکوپی ، اسپکتروسکوپی FTIR ) و یا بواسطۀ وضعیت های متوسطه دمانی ، تعیین ساختار های توسط متدهای استاتیکی ( اسپکتروسکوپی NMR و میکروسکوپ الکترونی و اسکاترینگ نوترون ) و همچنین مقایسه با وضعیت زمینی تعیین نمود . واکنش اولیه فتوایزمریزاسیون رتینال از all-trans به 13-cis : در پروسۀ استریوسلکتیو ، در واقع رتینال all-trans بصورت رتینال 13-cis تحت فتوایزومریزاسیون قرار میگیرد . این پروسه از نظر زمانی حل شده و به چند فمتوسکند تبدیل می شود . در عرض 500 fs ، همۀ all-strans و ایزومرهای رتینال به رتینال 13-cis تبدیل می شوند و باعث 600 j می شوند که در 5ps دیگر قابل تبدیل به 590k می باشد . از 590k به 550L میانی : واسطۀ 590k در حقیقت قابل تبدیل به 550L در عرض µs2 میباشد . واکنش اتصالی هیدروژن در کانال برون سلولی میان پایۀ شیف پروتونات و 85Asp محکم شده که یک مولکول آب را در بر گرفته است. اولین مرحلۀ ترانسلوکیشن پروتن : از 550L به 41M (EC) : وضعیت M ، از وضعیت L در عرض چند میکروثانیه حاصل می شود . این انتقال در واقع انتقال پروتون از پایۀ شیف به 85-Asp در میانۀ کانال برون سلولی را در بر می گیرد . اولین واکنش انتقالی قابلیت دسترس از محل برون سلول به محل سیتوپلاسمی : M 410 (CP)به M410(EC) برای مجاز کردن انتقال وکتوریال پروتون ، در واقع بایستی دی و رپروتوناسیون شیف از جهات مختلف غشاء اتفاق افتند . این سویچ و قابلیت دسترسی در واقع در سطح میانی M . M 410 (CP)به M410(EC)رخ می دهد ، بنابر این واسطۀ تشریح شده M در حقیقت به دو یا چند میانۀ مختلف تقسیم می شود که همگی به رنگ زرد هستند . مرحله انتقال ری پروتوناسیون پایۀ شیف از 96-Asp در سیتوپلاسمیک نمیۀ کانال در واقع طی انتقال از (EC)410 mبه میانۀ 560N در عرض میلی ثانیه صورت می گیرد . (پروتوناسیون 96-Asp تا بواسطۀ پروتون از سیتوپلاسم ) طی طول عمر میانی 560N صورت می گیرد . بایستی توجه نمود که عملکردهای 96-Asp به عنوان انبار پروتون برای دی پروتون های پیایۀ شیف ارائه می شود . بنابراین پروتون مستقیماً از سیتوپلاسم ریشه نمی گیرد . این جزئیات مشخص می کند که پدیدۀ پازنینگ ارائه می شود که میزان انتقال این ترانسپورتر پروتون به PH وابسته نیست . ترموایزومراسیون رتینال ازcis-13تا all-trans : 560N تا 640O : انتقال 560N تا 640O میانی نرمال cis_13 به ایزومریزاسیون all-trans رتینال در محیط 96-Asp پروتوناته شده و 85_Asp پروتوناته تبدیل می شود . واکنش سویچ قابلیت در دسترسی ثانویه از سیتوپلاسم به برون سلول : (640C)به BR : دی پروتوناسیون 85_Asp در واقع سیکل کاتالیتی را تکمیل می سازد . سویچ کردن قابلیت دسترسی برگشت پایۀ درون سلولی از برون سلول به درون سلول در عرض 5 cams رخ می دهد و باعث ذخیره شدن وضعیت آغازین می شود . موتاژن های هدایت شدۀ سایت باکتریورودوپسین : ابزار مهمی برای این مطالعات و همچنین برای بررسی های اسپکتروسکوپیکی که روی ساختار و دینامیک انجام می گیرد و در واقع امکان تولید پروتئین های اصلاحی که بواسطه موتاژن های هدایتی سایت و ارائه زیاد همولوگ های تولید شده را فراهم می سازد . بواسطۀ این متد نقش آمینواسید ها و بقایای مربوط به مکانیسم انتقالی را می توان مورد بررسی قرار داد و یا اینکه مولکول های گزارشگر را می توان در برخی موارد در موقعیت ها ارائه نمود . در رابطه با فوتوسیکل ها و انتقال پروتون ، چندین موتاسیون در ارتباط هستند و احتمالاً باعث گیر افتادن واسطه های سیکل کاتالیتی می شود . درگیری مستقیم 85-Asp و 96-Asp در انتقال پروتون بواسطۀ آنالیزموتاسیون ها مشخص شده است . باکتریورودوپسین به عنوان ماده ای برای ثبت اطلاعات اپتیکال : کاربرد بیو تكنیكی بر اساس تغییر رنگ بین زرد و ارغوانی در واقع اساس کاربرد باکتریورودوپسین برای ثبت اطلاعات اپتیکال محسوب می شود . تکنیک مذبور طوری پیشرفت کرده که می تواند به عنوان یک عامل ایمنی روی چیپ کارد Chipcard مورد استفاده قرار گیرد . برای جزئیات بیشتر به صفحۀ باکتریورودوپسین در وب سایت prof.n.hanpp مراجعه نمائید . نانوتکنولوژی بکار رفته جهت آنالیز باکتریورودوپسین : اسپکتروسکوپی نیروی اتمی در واقع برای بررسی مولکولها و جابجایی مولکولهای باکتریورودوپسین در غشای ارغوانی بکار برده شده که این مسئله باعث ارزیابی نیروی لازم برای کشیدن مارپیچ های منفرد به خارج از غشا می شود . یکی از پیش نیازهای مولکولی برای این آزمایشات درواقع ارائۀ بقایایی Cys به باکترورودوپسین بواسطۀ موتاژن های هدایتی سایت می باشد .
1
25 دی 1386 ساعت 19:30

Studies on the Biosynthesis of Bacterio-opsin

Demonstration of the Existence of Protein Species Structurally Related to Bacterio-opsin

  • 1Institut für Biochemie, Fachbereich Biologie und Vorklinische Medizin der Universität Regensburg, Universitätsstraße 31, D-8400 Regensburg, Federal Republic of Germany 2Institut für Biochemie der Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Röntgenring 11, D-8700 Wüzburg, Federal Republic of Germany
. Subtilisin (EC 3.4.21.14); DNAse (EC 3.1.4.5).

Abstract

1. 

The kinetics of processing newly synthesized bacterio-opsin from the non-crystalline state within the brown membrane to the crystalline state within the purple membrane was followed by pulse-chase experiments.

2. 

Biosynthesis of bacterio-opsin was found to be highly resistant to RNA-synthesis inhibitors like rifampicin and ethidium bromide. In the presence of ethidium bromide, only five protein species continue to be synthesized in halobacteria, one of them being bacterio-opsin.

3. 

In spheroplasts, synthesis of bacterio-opsin is found to be selectively disturbed. The purple membrane isolated from spheroplasts contains new, additional protein species with apparent molecular weights of 19000, 23000 and 29000. These proteins share common amino acid sequences with bacterio-opsin.

4. 

In the halobacterial cell membrane, two membrane proteins with apparent molecular weights of 30000 and 36000 were detected which are structurally related to bacterio-opsin.

5. 

Bacterio-opsin as well as the 30000-Mr and 36000-Mr proteins contain covalently bound sulphate.

__