北海道大学 大学院生命科学院 蛋白質科学研究室

 第５研究室の皆様

本日の雑誌会で紹介させていただく論文です

Biophysical Journal volume 97 July 2009 267-276

Influence of the Charge at D85 on the Initial Steps in the Photocycle of
Bacteriorhodopsin

Constanze Sobotta,†‡ Markus Braun,†‡* Jorg Tittor,§ D. Oesterhelt,§
and Wolfgang Zinth†‡

†Lehrstuhl fur BioMolekulare Optik, Fakultat fur Physik,
Ludwig-Maximilians-Universitat Munchen
‡Center For Integrated Protein Science Munich (CIPSM), Munich, Germany
§Max-Planck-Institut fur Biochemie, Martinsried, Germany

以下概要になります。

これまで、レチナールのtrans-cis異性化がHalobacterium salinarum由来の光駆動のプロトンポンプのバクテリオロドプシン(BR)のフォトサイクルにおける主要な光反応であることが研究されている。
また、Cl-イオンポンプのハロロドプシン(HR)も同様である。
膜貫通型タンパク質のHRとBRは構造上広く類似性が見られるが、プロトン化されたシッフ塩基周辺のレチナール近傍の電荷に違いがある。

負の電荷を持つアスパラギン酸D85をスレオニンTに変更したBR変異体D85TのpH値や塩濃度を変動させた所、HRやBRの超高速の光異性化はレチナール近傍の静電環境により定義される事がわかった。
pH値や塩濃度の変動はBR変異体D85Tの光異性化の具合をBRやHRのようにさせるスイッチとなっている。
低塩濃度または pH8条件では、変異体D85TはHRに似た初期反応を示す。
高塩濃度でかつpH6の時、変異体D85Tの25%の分集団が在来のBRに似た吸収特性を示す。

このサンプルでは、低pHと高塩濃度の組合せが在来のBRの元々の静電環境を再建しているだけではなく、D85T分子のごく一部がBRに似た速い異性化反応に必要とされる部分に電荷を正確に配置させている。

この研究の結果は、BRタンパク質中の静電環境は進化により最適化される事を示した。

BRのシッフ塩基近傍のD85の正確な位置取りは主要な反応の効率の上昇にとって不可欠である。


以上です。
よろしくお願いします。