ЭЛЕКТРОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ, СОПРОВОЖДАЮЩИЕ ТРАНСПОРТ ПРОТОНОВ И ИОНОВ ХЛОРА ПРИ ФУНКЦИОНИРОВАНИИ БАКТЕРИОРОДОПСИНА И ГАЛОРОДОПСИНА

Белевич И. Н., Калайдзидис И. В., Калайдзидис Я. Л., Каулен А. Д.
НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ, 119899 Москва
Фотоэлектрический ответ бактериородопсинсодержащих мембран, сорбированных на коллодиевой пленке, пропитанной декановым раствором фосфолипидов, состоит из трех хорошо различимых фаз: первой, противоположной по направлению ответу на постоянный свет, и обусловленной, вероятно, транс-цис-изомеризацией хромофорной группы, второй микросекундной, коррелирующей с образованием интермедиата М и депротонированием основания Шиффа, и третьей миллисекундной, совпадающей по времени с восстановлением исходного состояния бактериородопсина. Микросекундная фаза фотоэлектрического ответа, по-видимому, включает в себя два процесса - перенос протона от основания Шиффа на Асп-85 и индуцированный этим перенос протона с Глу-204 на экспонированный в водную фазу остаток Глу-194. Этот вывод базируется на ряде данных: разными способами было показано, что вклад в электрогенез микросекундной фазы у мутанта E204Q примерно в два раза меньше, чем у контрольного бактериородопсина; депротонирование Глу-204 в исходном состоянии бактериородопсина при высоких значениях рН сопровождается двухкратным уменьшением амплитуды микросекундной фазы, в то же время при понижении рН амплитуда микросекундной фазы уменьшается с рК, равным переходу белка в синюю кислотную форму, содержащую протонированный остаток Асп-85. Миллисекундная фаза включает в себя как компоненты, связанные с переносом протона от Асп-96 на основание Шиффа и последующим репротонированием Асп-96 протоном из водной фазы, так и, вероятно, электрогенную компоненту, обусловленную переносом протона с Асп-85 на Глу-204. Об электрогенности этого перехода свидетельствует существование долгоживущей длинноволновой формы в бактериородопсиновых протеолипосомах. Показано, что вспышка света индуцирует появление в липосомах формы, дифференциальный спектр которой совпадает с дифференциальным спектром перехода бактериородопсина в синюю кислотную форму, а время жизни зависит от проводимости мембраны протеолипосом. Обнаруженная форма не зависит от наличия рН-буферов во внутреннем объеме липосом, но ингибируется проникающими ионами. рН-зависимость этой формы близка к рН-зависимости протонирования Глу-204 в исходном состоянии бактериородопсина. Сделан вывод, что существование этой формы обусловлено генерацией мембранного потенциала, стабилизирующей Асп-85 в протонированном состоянии. Будут также представлены данные по исследованию фотоэлектрического ответа галородопсина, у которого были выявлены две основные электрогенные стадии. Одна из них сходна с первой фазой бактериородопсина, а вторая отражает трансмембранный перенос ионов хлора.