Bakteriorhodopsin

Bakteriorhodopsiny  jsou rodinou membránových fotosenzitivních proteinů archeot (například halobakterií ). Bakteriorhodopsiny provádějí přenos protonů přes plazmatickou membránu a jsou strukturálně podobné savčím rodopsinům .

Tento protein plní stejnou funkci jako chlorofyl u jiných organismů – zajišťuje přeměnu sluneční energie na energii chemických vazeb. Funguje jako protonová pumpa závislá na světle . Absorpce světelného kvanta vede k rychlým strukturálním změnám v molekule, díky nimž se vodíkový kationt přenese z cytoplazmy na vnější stranu buněčné membrány.

Složení bílkovin

Transmembránová část bakteriorhodopsinu se skládá ze 7 pravidelných α-helixů rozprostírajících se od jednoho k druhému okraji membrány a z membrány vystupuje osamocená α-vlásenka a všechny nepravidelné úseky řetězce (spojující spirálové smyčky) [1] . Hydrofobní skupiny sedící na -helixech směřují "ven" k lipidům (také hydrofobním ) membrány. Polární skupiny (je jich málo) jsou otočeny uvnitř velmi úzkého kanálu, kterým prochází proton.

Proces přenosu protonu přes membránu

Protonové vedení se provádí pomocí molekuly kofaktoru, sítnice , připojené uvnitř svazku spirál . Blokuje centrální kanál bakteriorhodopsinu. Po absorpci fotonu se sítnice změní z all-trans na 13-cis formu. Zároveň se ohýbá a přenáší proton z jednoho konce sedmišroubovicového paprsku na druhý. A pak se sítnice uvolní a vrátí se, ale bez protonu.

Aplikace bakteriorhodopsinu v nanobiotechnologii

V roce 1971 se Osterheltovi (Německo) a Stocheniusovi (USA) podařilo izolovat bakteriorhodopsin z buněčné membrány halobakterie Halobacterium halobium [2] [3] . Přírodní fotokonvertující nanomateriály se používají ve farmakologii, biomedicíně, bio- a nanotechnologiích. V roce 1994 skupina ruských vědců poprvé na světě obdržela destičky s bakteriorhodopsinem. Destičky s bakteriorhodopsinem lze použít v biomolekulární elektronice. Hlavním výsledkem tohoto úspěchu je orientace fialových membrán, které obsahují bakteriorhodopsin v hydrofobních a hydrofilních médiích [4] . Destičky na bázi želatiny obsahují asi 50 % bakteriorhodopsinu. Na bázi bakteriorhodopsinu je vytvořen fotoreceptor s mikroelektrodou SnO 2 a signál je přiveden na světelné diody. [5] Hlavní uplatnění tohoto nanotechnologického materiálu je v umělých energetických a fotokonvertujících membránách a nanofilmech.

Galerie

Poznámky

1. ↑ A. V. Finkelstein, O. B. Ptitsyn, Protein Physics, 2002
2. ↑ Oesterhelt D., Stoeckenius W. (1971) Rhodopsin - Like Protein from the Purple Membrane of Halobacterium Halobium, Nature, V. 233, no. 89, pp. 149-60.
3. ↑ Vought BW, Birge RR (eds.) (1999) Molekulární elektronika a hybridní počítače./in: Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering, Wiley-Interscience: New York, .pp. 477-490.
4. ↑ Mosin O. V., Skladnev D. A., Egorova T. A., Shvets V. I. Získání bakteriorhodopsinu H. halobium značeného deuteriem na aromatických aminokyselinových zbytcích fenylalaninu, tyrosinu a tryptofanu // Biotechnology, 1996. - č. 24-0 - S
5. ↑ Mosin O.V., Skladnev D.A., Shvets V.I. Začlenění deuterovaných aromatických aminokyselin do molekuly Halobacterium halobium bacteriorhodopsin // Applied Biochemistry and Microbiology, 1999. - V. 35. - No. 1. - str. 34-42.
6. ↑ Nishikawa, T.; Murakami, M. Krystalová struktura 13-cis izomeru bakteriorhodopsinu. . RCSB Protein Data Bank (PDB) (28. března 2005). doi : 10.2210/pdb1x0s/pdb . Získáno 7. října 2012. Archivováno z originálu 15. října 2013. (neurčitý)
7. ↑ Nishikawa, T.; Murakami, M. Krystalová struktura 13-cis izomeru bakteriorhodopsinu ve stavu adaptovaném na tmu.  (anglicky)  // J. Mol. Biol. : deník. - Elsevier, 2005. - Sv. 352 . - str. 319-328 . - doi : 10.1016/j.jmb.2005.07.021 . — PMID 16084526 .
8. ↑ Obrázek vytvořený pomocí RasTop Archivováno 17. dubna 2015 na Wayback Machine (Molecular Visualization Software)

Viz také

• Proteorhodopsin
• Rhodopsin
• Retinol
• Senzorický rodopsin II
• Filmy obsahující bakteriorhodopsin

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velký Rus