“正常”膜蛋白取向的细菌视紫红质脂质体制备及其瞬态光学响应.pdfVIP

维普资讯 生 物 化 学 与 生 物 物 理 学 报 ACTABIOCHIMICAetBIOPH ICA SINICA2003。354【)：391—395 ，’’’’’’’’’’、 ：研究简报 ： -tllllllllll “正常膜蛋 白取 向的细菌视紫红质脂质体 制备及其瞬态光学响应 黄 力 明 明 刘 嘉 刘 坚 李庆国 丁建东 (复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程教育部重点实验室，上海200433； 。复旦大学生命科学院生理学与生物物理学系，上海200433) 摘要 细菌视紫红质 (bR)是嗜盐菌质膜上的一种跨膜蛋 白质，有其独特的光驱质子泵功能 ，可以被定 向组装 到磷脂脂质体膜上，并且表现出和细胞膜上相反的取向。通过细菌培养和细胞膜分离 ，获得了含 bR蛋 白质的紫 膜悬浮体系，在 pH=2．5时将 bR悬浮液和两亲性 的DPPC磷脂混合 、通过 自组装的方式形成 了含 bR膜蛋 白的磷 脂脂质体 ，并通过瞬态光学响应测量考察 了bR的取 向和质子泵生物活性 。结果表 明，bR膜蛋 白可 以被整合到 DPPC的脂质体膜上 ；蛋 白质的质子泵运行规律的测量进一步验证 了在酸性条件下所制备的脂质体上 bR保持 了 不寻常的择优取向，与细胞膜上的 “正常”取 向一致 ，而与绝大多数文献报道的中性条件下制备 的脂质体质子泵取 向相反。 关键词 细菌视紫红质 ；膜蛋 白；自组装 ；脂质体 两亲性生物分子的有序化和 自组装行为是一个 重要的基础科学 问题 。本研究的模型蛋 白质为细菌 视紫红质(bacteriorhodopsin，bR)。这是存在于嗜盐 菌 (Halobacteriumsalinarium)紫膜上的跨膜蛋 白质， 也是一种独特的光敏蛋 白质 ，其空间结构如图 1所 示。当bR受到光照，视黄醛分子发生异构化 ，由全 反构型(all—trans)变为 13一顺型 (13一cis)，并引发一 系列热反应，经过一系列 中间态 (其 中，通常 以吸 收峰为412nm 的M 中间体的寿命较长)，在约几 十毫秒 内又回复到基态，从而形成一个光循环L1．2J。 伴随着光循环过程 ，蛋 白质分子发生了一系列构象 变化 ，并调节了不同基团的pr,值 ，在 N端释放一 Fig．1 Theseven trans-membraneoe-helix structureofbR molecule 个质子，而在 c端接受一个质子 ，即相当于将一个 质子 由细胞质传输到细胞膜外侧 ，在膜的两边产生 60年代 中期 以来，脂质体技术在推动生物膜 质子梯度。这就是所谓的光驱质子泵功能 J。需要 的研究进展中作为模式系统起着非常重要的作用。 提到的是 ，在天然紫膜 中bR蛋 白的N端总在细胞 脂质体可以定义为一个 由双亲的磷脂分子组成的微 膜外侧 ，c端在胞 内侧 ¨ J。 细囊泡结构，有时囊泡膜上还可能嵌有膜蛋 白，如 收稿 日期 ：2002—12-09 接受 日期 ：2003 1-27 图2所示。一般 ，亲水基团处于囊泡的内外壁 ，亲 国家 自然科学基金资助项 目(NoNo、 脂基团处于中间。膜壁厚度大约为 5～7nm，囊泡 教育部高等学校优秀青年教师教学和科研奖励基金 、国家重点基础 研究发展规划项 目(973计 划)资助项 目(No ．G1999054306~3)、 直径为25～500BITi左右。脂质双层的结构是 由磷 国家 高 技 术 研 究