D97N突变对光受体蛋白古紫质4质子泵和能量转换效率的影响

摘要: 古紫质4(Archaerhodopsin 4, aR4)是新近发现的古生菌Halobacterium species xz515红膜上唯一的光敏视黄醛蛋白，具有和细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin, bR)相似的质子泵功能，但在中性pH条件下，其质子释放和摄取顺序与bR相反。针对质子供体天冬氨酸97(Aspartic acid 97, D97)对aR4光循环、特别是对质子释放摄取顺序和菌株ATP生成率的影响，采用基因定点突变技术，构建了aR4的单突变体D97N，以及相对应的bR单突变体D96N。采用紫外-可见吸收光谱和闪光动力学光谱技术初步研究突变对视黄醛键合区、光反应中间态M态和O态、质子泵功能以及菌株ATP生成率的影响。结果表明，D97N突变对视黄醛紫外-可见光吸收波长没有太大影响，但造成M态衰减时间的显著延长、质子泵功能的消失以及菌株ATP的生成率大幅降低。与bR中的D96作用相比，D97对aR4质子功能的影响有所不同，这可能与D97所处的一个更为疏水性的胞外侧环境有关。