视黄醛蛋白Leptosphaeria Rhodopsin中的质子跨膜传递机制的研究

Leptosphaeria Rhodopsin是真核生物中目前发现的唯一的光驱动质子传递的视黄醛蛋白。其空间结构未知，跨膜质子传递机制不明，具有重要的模型意义。本项目拟从Leptosphaeria Rhodopsin跨膜螺旋结构入手，主要运用空间定位顺磁共振技术，重点计算质子传递残基的插膜深度；结合突变体的时间分辨吸收光谱鉴定质子传递通路上的重要残基，初步构建质子从细胞质侧至细胞膜外侧的传递路径；同时，运用顺磁共振技术中的双标记方法，计算开放态下Leptosphaeria Rhodopsin跨膜螺旋之间的距离变化；再通过Polarity实验探测质子通路内部水分子的运动及分布，从而初步阐明构象变化与质子跨膜传递的分子机制。

微生物视紫红质中的Leptosphaeria Rhodopsin 是在真菌界发现的首个质子传递的视黄醛蛋白，其结构与功能的研究具有重要的理论意义和应用前景。本项目运用多种生物物理技术方法，包括时间分辨吸收光谱、顺磁共振和微电流检测等技术，鉴定了质子传递通路上的若干重要残基，初步构建质子从膜中释放到细胞膜外侧的传递过程：膜内部的Asp139捕获来自希夫碱基上的原初质子，将其传递给靠近Glu258的质子释放区域；水分子参与最终的质子释放，并被位于膜表面的Glu258稳定。本项目的研究成果也为理解真核生物中的质子跨膜传递提供了模型和借鉴。