Spettro d'azione per i riorientamenti nella batteriorodopsina della membrana viola in sospensione

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 7916 (2023) Citare questo articolo

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Nel presente studio, la dipendenza delle risposte dielettriche della membrana viola (PM) dalla lunghezza d'onda della luce nell'intervallo 380-750 nm ha mostrato cambiamenti significativi sulla rotazione del PM in sospensione e sulla rotazione del trimero batteriorodopsina (bR) all'interno del PM , anche. Lo spettro d'azione della passeggiata casuale del PM conferma l'esistenza di due stati di bR. Uno di questi (stato limite blu) si trova sul bordo blu e l'altro (stato limite rosso) sul bordo rosso dell'assorbimento visibile di bR. I risultati potrebbero riguardare la correlazione di queste bande con alcuni intermedi del fotociclo bR o fotoprodotti bR. I risultati implicano le interazioni proteina-cromoforo che alla fine sono alla base delle interazioni proteina-lipide. L'interruzione del contatto proteina-lipide durante l'illuminazione con luce di lunghezza d'onda negli intervalli di (410–470 nm) e (610–720 nm) ha comportato l'emergere di una distinta dispersione dielettrica a 0,06–0,08 MHz che è paragonabile alla dimensione di bR trimero o monomero. Il lavoro riporta l'adattamento cromatico di bR in considerazione dei parametri spettrali dielettrici di PM. L'obiettivo era esplorare una correlazione apparentemente riscontrata tra la lunghezza d'onda della luce e i rilassamenti del trimero bR all'interno del PM. I cambiamenti nella diffusione rotazionale del trimero bR in seguito all'illuminazione a luce blu e rossa possono influenzare l'archiviazione dei dati tridimensionali basata su bR, che può implicare bR nella bioelettronica.

La batteriorodopsina fotocromatica (bR)1 è l'unica proteina presente nella membrana viola (PM) dell'archeone Halobacterium salinarum (Hs). bR fa parte della famiglia delle proteine ​​retiniche che ha la stessa topologia della proteina G, cioè è costituita da 7 α-eliche, ecco perché bR ha un potenziale interesse nel campo della trasduzione del segnale2. Inoltre, in virtù del possesso di proprietà fotocromatiche, fotoelettriche e di stabilità uniche, bR è diventato attraente nel campo della bioelettronica3. Il presente studio ha dimostrato che bR ha due stati a seconda della lunghezza d'onda della luce illuminante. I risultati suggeriscono che i lipidi hanno un ruolo essenziale nella comparsa di questi due stati. I lipidi hanno un ruolo cruciale nella funzionalità di bR. I lipidi PM4,5 insieme ai trimeri bR formano una struttura esagonale. È interessante notare che i lipidi, in generale, sono caratterizzati da polimorfismo. Le alterazioni nel cammino casuale del PM sono legate ad alterazioni nella geometria del PM. Tali alterazioni esterne possono riflettere alterazioni concomitanti nella disposizione interna del PM. Tuttavia, gli studi sulla struttura globale dei frammenti di PM potrebbero chiarire precedenti comportamenti irrisolti piuttosto che limitarsi a studiare la struttura fine locale. Essendo una tecnica non ottica, la spettroscopia dielettrica6 nelle sue misurazioni indipendenti dal tempo ha consentito di monitorare i riorientamenti nel PM e di avere uno spettro di azione delle risposte cromatiche del PM.

Il bR fotocromatico agisce come una pompa protonica. Il pompaggio dei protoni avviene attraverso un ciclo fotochimico7,8 avviato all'interno di bR e composto semplicemente da cinque intermedi rappresentati come segue: (dove il pedice si riferisce alla lunghezza d'onda di massimo assorbimento) BR568 → K610 → L550 → M412 → N550 → O640 → bR568. Il trasporto vettoriale del protone potrebbe essere rilevato come segnale elettrico9,10. È stato studiato lo spettro d'azione dovuto al segnale elettrico in bR11 e presentava una banda che seguiva la banda di assorbimento di bR. È stato scoperto che lo spettro d'azione nel presente studio conferma l'esistenza di due stati stazionari di bR. Uno di questi si trova sul bordo blu (chiamiamolo stato "bordo blu") e l'altro sul bordo rosso (chiamiamolo stato "bordo rosso") dell'assorbimento visibile di bR. Pertanto, era di interesse per il presente articolo riferire sulla dipendenza dalla lunghezza d'onda delle risposte dielettriche della sospensione del PM nel suo stato stazionario oltre la risoluzione temporale del fotociclo bR del pompaggio di protoni.