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正电性氨基酸残基K129对细菌视紫红质光循环动力学的影响: 2022年; 光驱动质子泵细菌视紫红质(bacteriorhodopsin,bR)是存在于嗜盐杆菌(Halobacterium salinarum)细胞膜上的一种七-跨膜蛋白,其视黄醛发色团与螺旋F上的赖氨酸216(K216)共价结合形成希夫碱。光激发后,视黄醛由全反式构型向13-顺式构型的异构化驱动蛋白进入光循环,在经历了一系列具有特定紫外吸收的光循环中间态后将质子由胞内泵出到胞外,形成质子梯度差驱动ATP酶合成ATP。荷正电的赖氨酸129(K129)是bR胞外界面上唯一的一个赖氨酸残基,它对胞外侧质子传输半通道氢键网络以及整个光循环的调控作用目前仍不甚明了。为弥补这一研究上的空白,本研究通过基因定点突变技术并结合紫外-可见光吸收光谱、动力学闪光光解光谱、酸碱滴定等手段,通过与重组表达的野生型bR的对比,深入探究不同极性的K129E和K129L突变对bR质子释放基团(proton release complex,PRC)的调制作用以及对整个光循环的影响。研究结果表明,K129作为胞外侧的荷正电性氨基酸残基,对于稳定质子释放基团的电荷和质子传输通道氢键网络具有重要的调控作用,直接影响着bR的光循环动力学和质子泵功能。; 孟馨茹董欣怡赵欣; 关键词：细菌视紫红质定点突变

天冬氨酸115/116对光驱质子泵细菌视紫红质和古紫质-4的影响研究: 微生物视紫红质是一类以视黄醛为主要发色团的七跨膜光敏受体蛋白,包括光驱动离子泵、光门控离子通道、光传感器以及光激活酶等,因其功能的多样性和良好的光电转换效率,使得这类蛋白在太阳能储存、人工视网膜、信息储存,特别是光遗传学...; 王菲

精氨酸82和精氨酸83在光驱质子泵细菌视紫红质和古紫质-4中的功能对比研究: 2022年; 古紫质-4(Archaerhodopsin-4,aR4)是一种存在于嗜盐菌Halobacterium species XZ515细胞膜上含有类胡萝卜素发色团菌红素(Bacterioruberin)的光敏受体蛋白,与细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin,bR)具有相似的三聚结构和光驱质子泵功能。尽管二者均为外向质子泵,但aR4表现为与bR不同的先摄取后释放的质子传输时序。位于bR胞外半通道的精氨酸82(Arginine 82,R82)充当着视黄醛键合区五边形氢键网络与质子释放簇(proton release cluster,PRC)之间的桥梁,不仅向胞外传递D85的质子化信息,同时调控PRC质子的释放和再质子化。R83作为aR4中的同源等位残基,其侧链取向与bR中的R82有所不同,而这一差异是否与其质子释放时序的不同有关目前尚未见报道。为此,本研究采用定点突变技术、原位紫外-可见光吸收光谱、闪光动力学光谱、酸碱滴定等技术手段,对比分析R83和R82在aR4和bR中的差异性作用。研究表明,R83和R82在aR4和bR中均起到质子受体与质子释放簇之间的“桥梁”作用,但是R83与PRC间的氢键相互作用要弱于R82与PRC间的氢键相互作用,这可能是导致aR4不同质子释放时序的原因之一。此外,菌红素的缺失可导致R83功能对体系pH依赖性增加。; 宋春雨赵欣

细菌视紫红质在生物传感器中的应用进展被引量：1: 2021年; 生物传感器是生物敏感材料、理化换能器与电信号放大装置等多学科交叉的综合集成技术装置。典型的生物传感器以特异性感知的生物活性材料作为敏感元件,结合基于微电子器件的物理化学换能器和调理电路,实现生物敏感信息的电信号转换及放大。换能器的灵敏度、抗干扰能力等因素直接影响生物传感器的性能。从嗜盐菌中提取的细菌视紫红质是一种具有良好光敏特性的生物材料,可直接将光信号转化成电信号,从而实现将敏感元件和换能器合二为一的功能,已广泛应用于多种生物传感器中。细菌视紫红质的感光灵敏度和稳定性适用于开发具有颜色灵敏度的光传感器,最早的应用方向是人工视网膜;其光敏感和换能一体化特性可实现使用单个传感元件进行光学运动检测的功能,应用可扩展到运动传感领域。除了在视觉传感领域的应用,细菌视紫红质在病原体检测、水体pH检测、细胞膜电位检测等领域均表现出良好的灵敏性、稳定性和特异性。其不仅在生物传感领域具有应用价值,而且为半导体传感方法的研究提供了新途径。本文在简述细菌视紫红质的质子泵和光电响应特性等基本功能的基础上,阐述了细菌视紫红质构建生物传感器的应用进展,分析了不同传感器的特点,以期为细菌视紫红质的机理及其应用研究提供参考。; 刘文清张涛; 关键词：细菌视紫红质生物传感器光电响应

W182在细菌视紫红质光循环中的分子作用机制研究: 2021年; 细菌视紫红质(bacteriorhodopsin,bR)是嗜盐杆菌R1M1(Halobacterium salinarum R1M1)紫膜上以视黄醛(Retinal)为发色团的七次跨膜光敏受体蛋白,具有质子泵功能。位于视黄醛键合区胞内侧的色氨酸残基182(tryptophan 182,W182)在整个微生物视紫红质家族中极具保守性,通过与视黄醛多烯侧链的相互作用影响着b R光循环和质子泵浦能力。本研究采用定点突变技术,利用原位紫外-可见光吸收光谱、闪光动力学光谱和p H滴定等手段并结合分子动力学模拟,对W182F和W182A突变体的吸收光谱特性、光循环特征、质子泵的泵浦能力、关键基团的pKa值等改变的分子机制进行了深入探究,从而阐明W182在bR光循环中的功能。研究结果表明,W182F突变对视黄醛键合区造成的扰动较大,而W182A突变则对蛋白胞内半通道造成了较大影响;两种突变对胞外半通道的影响存在不同分子作用机制,致使M中间态的衰减呈现出较大的区别。; 王铭陈思瑾赵欣; 关键词：细菌视紫红质定点突变

W86F/W86A突变对细菌视紫红质光循环影响的差异性分析被引量：1: 2021年; 细菌视紫红质(bacteriorhodopsin,bR)是一种光驱受体蛋白,每个活性单元由3个单体组成,每个单体由一分子视蛋白和一分子的视黄醛发色团共价结合而成,其功能为从胞内向胞外定向传输质子,利用形成的质子浓度梯度将光能转化为化学能。光照后视黄醛发色团构型发生all-trans向13-cis转变,蛋白的构象也随之发生了一系列具有稳定中间态的变化并驱动质子的定向传递。为探讨bR视黄醛键合区保守性氨基酸色氨酸86(Tryptophan 86,W86)对其光循环中间态和质子泵功能的影响,本研究采用定点突变技术将W86突变为侧链大小不同的F86和A86,通过原位紫外-可见光吸收光谱、闪光光解光谱、pH滴定、固体核磁共振等技术手段,探究W86F和W86A突变对bR光循环及质子泵功能影响差异性的分子机制。结果表明,W86F和W86A突变均造成了bR暗适应状态下视黄醛顺反异构平衡向顺式构型占优的方向移动,且W86F突变可造成反式构型的完全消失。此外,无论是W86F还是W86A突变都造成了蛋白光循环中间态的减弱且衰减延长,以及质子泵功能减弱,但影响机制各有所不同,这可能与这两个突变对视黄醛多烯链上电子云的分布以及周围残基造成的扰动程度不同有关。; 董欣怡丁小燕孙超崔浩琳赵欣; 关键词：细菌视紫红质定点突变

W182/W183在细菌视紫红质和古紫质4中的功能角色的比对研究: 细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin,bR)是嗜盐杆菌R1M1(Halobacterium salinarum R1M1)紫膜上的以视黄醛(Retinal,Ret)为发色团的七-跨膜光敏受体蛋白,具有质子泵功...; 王铭; 关键词：细菌视紫红质定点突变质子泵

W86F/W86A突变对细菌视紫红质光循环影响的差异性研究: 细菌视紫红质(bacteriorhodopsin,bR)是一种光驱受体蛋白,每个活性单元由三个单体组成,每个单体由一分子视蛋白和一分子的视黄醛发色团共价结合而成,其功能为从胞内向胞外定向传输质子,利用形成的质子浓度梯度将...; 董欣怡; 关键词：细菌视紫红质定点突变

GroEL-GroES辅助细菌视紫红质折叠的研究: 蛋白质广泛参与到生物体的各项生命活动中，但是新生肽链必须折叠成特定的结构才能发挥其功能，蛋白质的错误折叠是导致许多疾病的重要原因。在许多蛋白质折叠的过程中，分子伴侣常常发挥重要的作用。来源于大肠杆菌的伴侣素GroEL及其...; 陆欣伟; 关键词：分子构象

细菌视紫红质的可溶化表达载体及其表达方法: 本发明公开了一种细菌视紫红质的可溶化表达载体及其表达方法。所述载体将除去N端信号肽的麦芽糖结合蛋白cDNA整合到pET28a质粒中得到pET28a‑ΔspMBP载体；将截短的人类载脂蛋白cDNA整合到pET28a‑Δsp...; 周敏马文龙卢颖洪

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