현탁액 내 보라색 막의 박테리오로돕신의 재배향에 대한 작용 스펙트럼

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7916(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

현재 연구에서 380-750nm 범위의 빛 파장에 대한 보라색 막(PM) 유전체 반응의 의존성은 현탁액에서 PM의 회전과 PM 내부의 박테리오로돕신(bR) 삼량체의 회전에 대한 의미 있는 변화를 보여주었습니다. , 또한. PM 랜덤 워크의 동작 스펙트럼은 bR의 두 가지 상태가 존재함을 입증합니다. 그 중 하나(파란색 가장자리 상태)는 파란색 가장자리에 있고 다른 하나(빨간색 가장자리 상태)는 bR의 가시 흡수의 빨간색 가장자리에 있습니다. 결과는 이러한 밴드와 일부 bR 광주기 중간체 또는 bR 광산물과의 상관 관계에 영향을 미칠 수 있습니다. 결과는 결국 단백질-지질 상호작용의 기초가 되는 단백질-발색단 상호작용을 암시합니다. (410-470 nm) 및 (610-720 nm) 범위의 파장의 빛으로 조명하는 동안 단백질-지질 접촉을 방해하면 bR 크기와 비슷한 0.06-0.08 MHz에서 뚜렷한 유전체 분산이 나타납니다. 삼량체 ​​또는 단량체. 이 연구는 PM의 유전체 스펙트럼 매개변수를 고려하여 bR의 색채 적응에 대해 보고합니다. PM 내에서 빛의 파장과 bR 삼량체의 이완 사이에서 겉보기에 발견되는 상관관계를 탐구하는 것이 목표였습니다. 청색광 및 적색광 조명 시 bR 삼량체의 회전 확산의 변화는 bR을 기반으로 한 3차원 데이터 저장에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 생체전자공학에서 bR을 의미할 수 있습니다.

광변색성 박테리오로돕신(bR)1은 고세균 Halobacterium salinarum(Hs)의 보라색 막(PM)에서 발견되는 유일한 단백질입니다. bR은 G 단백질과 동일한 토폴로지를 갖는, 즉 7개의 α-나선으로 구성된 망막 단백질 계열 중 하나입니다. 이것이 바로 bR이 신호 전달 분야에서 잠재적인 관심을 갖는 이유입니다2. 또한, 광변색성, 광전성 및 독특한 안정성 특성을 보유하고 있기 때문에 bR은 생체전자공학 분야에서 매력적이었습니다3. 본 연구는 bR이 조명하는 빛의 파장에 따라 두 가지 상태를 가지고 있음을 보여주었습니다. 결과는 지질이 이러한 두 가지 상태의 출현에 필수적인 역할을 한다는 것을 시사합니다. 지질은 bR의 기능에 중요한 역할을 합니다. PM 지질4,5은 bR 삼량체와 함께 육각형 구조를 형성합니다. 일반적으로 지질이 다형성을 특징으로 한다는 점은 주목할 만합니다. PM의 무작위 보행 변경은 PM 기하학의 변경과 관련이 있습니다. 이러한 외부 변경은 PM의 내부 배열에 수반되는 변경을 반영할 수 있습니다. 그러나 PM 조각의 전체 구조에 대한 연구는 단지 국지적 미세 구조를 연구하는 것보다 이전에 해결되지 않은 동작을 명확히 할 수 있습니다. 비광학 기술인 유전체 분광학6은 시간 독립적인 측정을 통해 PM의 재배향을 모니터링하고 PM 색채 반응의 작용 스펙트럼을 가질 수 있게 했습니다.

광변색성 bR은 양성자 펌프 역할을 합니다. 양성자의 펌핑은 bR 내부에서 시작된 광화학 주기7,8를 통해 수행되며 다음과 같이 간단히 5개의 중간체로 구성됩니다. (여기서 아래 첨자는 최대 흡수에서의 파장을 나타냄) BR568 → K610 → L550 → M412 → N550 → O640 → bR568. 양성자의 벡터 수송은 전기 신호로 감지될 수 있습니다. bR의 전기 신호로 인한 작용 스펙트럼이 연구되었으며11 bR의 흡수 밴드를 따르는 밴드가 표시되었습니다. 본 연구의 작용 스펙트럼은 bR의 두 가지 정상 상태의 존재를 입증하는 것으로 밝혀졌습니다. 그 중 하나는 bR의 가시적 흡수의 파란색 가장자리("청색 가장자리" 상태라고 함)에 있고 다른 하나는 빨간색 가장자리("빨간색 가장자리" 상태라고 함)에 있습니다. 따라서 양성자 펌핑의 bR 광환의 시간적 분해능을 넘어 정상 상태에서 PM 현탁액의 유전 반응의 파장 의존성을 보고하는 것이 본 논문의 관심 대상이었습니다.