Первичные фотореакции родопсина Exiguobacterium sibiricum (ESR) в зависимости от рН

Смитиенко, О.А.; Фельдман, Т.Б.; Петровская, Л.Е.; Яковлева, М.А.; Шелаев, И.В.; Гостев, Ф.Е.; Черепанов, Д.А.; Кольчугина, И.Б.; Надточенко, В.А.; Кирпичников, М.П.; Островский, М.А.

Авторы: Смитиенко О.А., Фельдман Т.Б., Петровская Л.Е., Яковлева М.А., Шелаев И.В., Гостев Ф.Е., Черепанов Д.А., Кольчугина И.Б., Надточенко В.А., Кирпичников М.П., Островский М.А.
Сборник: СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ VII СЪЕЗДА БИОФИЗИКОВ РОССИИ: в 2 томах
Том: 1
Тезисы
Год издания: 2023
Место издания: Типография ФГБОУ ВО «КубГТУ» Краснодар, Россия
Первая страница: 404
Последняя страница: 404
Аннотация: Микробный родопсин почвенной бактерии Exiguobacterium sibiricum (ESR) осуществляет светозависимый активный перенос протонов из клетки во внешнюю среду, тем самым преобразуя энергию света в электрохимический потенциал. В основе работы этого белка, как и других микробных родопсинов и родопсинов животных, лежит фотохимическая реакция изомеризации хромофорной группы ретиналя, протекающая в возбужденном состоянии в фемтосекундном диапазоне времени. Ранее нами было показано, что в пикосекундном диапазоне времени существует дополнительный нереакционный путь распада возбужденного состояния, который влияет на общий квантовый выход реакции. Вероятно, наличие нереакционного пути связано с гетерогенностью начального состояния, которая сильно зависит от рН, что было продемонстрировано для близкородственного ESR протонного насоса протеородопсина (PR), протонного насоса бактериородопсина (BR) и натриевого насоса KR2. Для проверки этой гипотезы была изучена зависимость скорости и эффективности фотореакции ESR от рН. Работа проведена методом фемтосекундной абсорбционной лазерной спектроскопии при возбуждении ESR импульсами длительностью 25-45 фс и зондировании в диапазоне 400-900 нм. ESR был экспрессирован в E. coli, очищен хроматографически и экстрагирован в 0,05-0,1% DDM при рН 5,3, 7,4 и 9,5. Времена наблюдаемых процессов были оценены путем построения модельных экспоненциальных кривых на основе экспериментальных кинетически кривых. Было показано, что при каждом выбранном значении рН наблюдаются сигналы из возбужденного состояния, которые сменяются сигналами поглощения первых фотопродуктов, содержащих изомеризованный ретиналь, J и K. Продукт J образуется в фемтосекундном диапазоне времени и за несколько пикосекунд переходит в следующий продукт K. Динамика распада возбужденного состояния ESR состоит из двух компонент – быстрой фемтосекундной, характеризующей реакционный путь образования продукта J, и медленной пикосекундной, характеризующей нереакционный путь возвращения части возбужденных молекул в исходное состояние. При увеличении рН от 5,3 до 9,5 единиц наблюдается уменьшение быстрой компоненты от 830 до 490 фс, что свидетельствует об увеличении скорости фотореакции изомеризации хромофорной группы ретиналя. При этом вклад нереакционного возбужденного состояния уменьшается от 40 до 26%, а квантовый выход фотореакции значительно увеличивается, что видно по увеличению интенсивности сигнала фотопродукта K в 2,5 раза. Полученные результаты свидетельствуют о значительном влиянии рН на скорость и эффективность фотореакции ESR. В работах [2-4] на примере других микробных родопсинов было показано, что гетерогенность начального состояния связана со степенью протонирования противоиона Шиффова основания (ШО) ретиналя, аминокислотного остатка аспартата, взаимодействие с которым в депротонированной форме сильно влияет на систему электронных уровней ретиналя и динамику фотореакции. В случае ESR это D85, который связан с протоном ШО сильной водородной связью через молекулу воды. При рН 9,5 он полностью депротонирован, что приводит к наиболее быстрой и эффективной фотореакции. Таким образом, можно заключить, что первичные реакции ESR имеют много общего с микробными родопсинами, выполняющими функции катионных насосов. Вероятно, эти свойства связаны с адаптацией родопсинов к условиям окружающей среды, рН которой сдвинут преимущественно в щелочную область, как, например, в море (PR, KR2) и соленых озерах (BR).
Добавил в систему: Фельдман Татьяна Борисовна

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных

Первичные фотореакции родопсина Exiguobacterium sibiricum (ESR) в зависимости от рНтезисы доклада

Прикрепленные файлы