ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ПЛЕНКИ МОДИФИЦИРОВАННОГО БАКТЕРИРОДОПСИНА

Лукашев Е. П., Колоднер П.
Кафедра биофизики биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва 119899; Белл-лаборатория, Люсент Технолоджи Инкорпорейтед, 07974 Муррей Хилл, США
Бактериородопсин (БР), белок из солелюбивых бактерий Halobacterium salinarium, состоит из семи б-спиралей, которые образуют в так называемых пурпурных мембранах (ПМ) светозависимый протонный канал. Хромофором является ретиналь, связанный с белком через протонированное основание Шиффа. Этот протон в БР дикого типа бактерий удерживается очень прочно, на что указывает высокое значение рК (более 13). Однако существует целый ряд мутантов и аналогов БР, в которых протон основания Шиффа обладает гораздо меньшей афинностью с рК в диапазоне 7-9. В настоящей работе мы показали принципиально новый эффект в действии внешнего электрического поля на пленки БР - депротонирование шиффова основания с образованием М-подобной формы. Мы описали такой переход для мутанта D85N с натуральным ретиналем (2) и 4-кетоаналогом (3). Очевидно, небольшого падения рК во внешнем электрическом поле уже достаточно в этом случае для отрыва не прочно связанного протона и переноса его на ближайший аминокислотный остаток, который может служить акцептором. Глубина изменений поглощения составляла около 20%, что позволило нам рассматривать этот эффект с практической точки зрения при создании новых электрохромных материалов для дисплеев ("электронные чернила"). Принципально сходные результаты были получены и на пленках с 13-диметил-11,14-эпокси-ретиналь аналогом БР дикого типа и двойном мутанте D85N/E204Q, имеющих также низкое значение рК для шиффова основания. Было показано, что в ориентированных методом электрофоретического осаждения пленках эффект поля имеет векторный характер, при котором перенос протона происходит в направлении акцепторного участка канала. Сравнение результатов с простой физической моделью изменения равновесия протонированного состоянии ретиналя дает электроиндуцированное изменение рК от 1 до 2 единиц в поле порядка 6 105 В/см. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта CRDF RB1-174.