郜玉娇 , 孙超 , 王娟 , 赵欣^*

华东师范大学, 物理与材料科学学院, 上海市磁共振重点实验室, 上海, 200062
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基因组学与应用生物学, 2018 年, 第 37 卷, 第 59 篇   
收稿日期: 2017年02月22日    接受日期: 2017年02月23日    发表日期: 2018年02月25日

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光驱动质子泵是一类以视黄醛为主要发色团的七 - 跨膜光敏受体蛋白，其功能是利用质子由胞内 输送到胞外所形成的氢离子浓度梯度，通过 ATP 的合成将光能转化为化学能。本研究以细菌古紫质 -4 (archaerhodopsin-4, aR4)为研究对象，旨在探究位于视黄醛结合口袋的芳香性残基酪氨酸 186 (Y186)对其质 子泵功能以及能量转换效率的影响。利用重叠延伸 PCR 技术构建 Y186FL33-aR4 突变体，并通过紫外 - 可见 光吸收光谱、动力学瞬态吸收光谱以及 ATP 生成率测定等手段，对 RCL33-aR4 (recombinant aR4)和 Y186FL33-aR4 突变体进行对比研究。研究表明，相较于 RCL33-aR4，Y186FL33-aR4 突变体的紫外 - 可见光谱最大吸收峰发生 了 4 nm 的蓝移，M 中间态寿命延长了约 5 倍，O 中间态寿命则延长了约 2 倍，同时突变之后造成了质子泵功 能的明显减弱。此外，相较于重组 RCL33-aR4 菌株，Y186FL33-aR4 突变体菌株的 ATP 生成率约降低了 36.5%。 因此可以判定，位于视黄醛结合口袋的 Y186 是一个对质子传输和能量转换起重要作用的芳香性残基。

古紫质 -4；定点突变；视黄醛结合口袋；光驱质子泵；能量转换效率