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.