1. Paper del moviment de les hèlixs en l'estructura i funció de la bacteriorodopsina
- Author
-
Padrós, Esteve, Lazarova, Tzvetana, Marco Garcia, Guillem, Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Bioquímica i Biologia Molecular, Padrós, Esteve, Lazarova, Tzvetana, Marco Garcia, Guillem, and Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Bioquímica i Biologia Molecular
- Abstract
La bacteriorodopsina (bR) és una proteïna transmembrana amb 7 hèlixs α (7TM) anomenades de la A a la G amb un retinal unit a través d'una Base de Schiff a la Lys216 en l'hèlix G. La proteïna és nativa de l'arqueobacteri halòfil Halobacterium salinarum i es troba formant membrana púrpura, una estructura paracristal·lina formada per hexàmers de trímers de bR. La bR utilitza l'energia de la llum per a transportar protons contra gradient utilitzant l'absorció d'un fotó pel retinal, absorció que desencadena una serie de canvis estructurals que condueixen a l'alliberament d'un protó al costat extracel·lular i la captació d'un nou al costat citoplasmàtic, és l'anomenat fotocicle. Els diferents canvis estructurals donen lloc a intermediaris amb unes longituds d'ona d'absorció màxima i uns canvis conformacionals característics i se'ls anomena amb lletres de la K a la O per ordre de formació. Tot el fotocicle es completa en uns 10 mil·lisegons. La bR ha sigut molt ben estudiada al llarg dels anys i ha servit com a model d'estudi de proteïnes de membrana, de GPCRs i de bombes de protons, però hi ha aspectes que romanen sense explicar o no hi ha consens. Un d'ells és el paper del moviment de les hèlixs en el correcte funcionament de la bR, ja que estudis de Ressonància Paramagnètica Electrònica (EPR) i estructures de raigs X han mostrat desplaçaments d'hèlixs durant el fotocicle però també s'ha proposat que aquests no serien necessaris per a la seva funció. Per esbrinar el paper del seu moviment, en aquest treball s'han construït mutants dobles de cisteïna en diferents hèlixs per a la seva fixació mitjançant ponts disulfur i el seu estudi mitjançant principalment tècniques espectroscòpiques. Així, comparant la proteïna silvestre (wild type, WT) amb el doble mutant amb les cisteïnes reduïdes es podrà veure l'efecte (o no) de les mutacions i treballant en condicions oxidants es formen ponts disulfur entre els residus de cisteïna fixant ambdós hèlixs i permetent l'estudi de la pro, Bacteriorhodopsin (bR) is a 7 helix membrane protein (7TM) named from A to G with a retinal covalently bound through a Schiff Base (SD) to the Lys216 located in helix G. The protein is found in the halophilic archaea Halobacterium salinarum forming purple membrane, a paracrystalline structure composed by hexamers if bR trimers. bR uses the energy of retinal photon absorption to transport protons across the membrane against the gradient. The photon absorption causes several structural changes during the called photocycle which result is a proton release at the extracellular medium and the uptake of a proton from the cytoplasmic space. During the photocycle bR undergoes through different photointermediates with characteristic structural changes and maximum absorption wavelengths. The different photointerediates are named from K to O in order of formation. The photocycle takes 10 ms to complete. bR has been studied for decades and used as a model to study membrane proteins, GPCR and proton pumps, but some aspects remain unclear. One of this aspects is the role of helix movement in the proper functioning of the protein, because X-ray crystallography and Electronic Paramagnetic Resonance (EPR) studies showed helix displacement during the photocycle but other works suggested that this movements are not essential. To check the role of helix movement, we constructed cysteine double mutants placed at different helix to fix them using disulfide bridges and we studied the mutants using mainly spectroscopic technics. So, comparing the wild type protein with double mutant with and without disulfide bridge formation the effect of mutations and restriction of helix movement is studied. The double cysteine mutants constructed are: T157C/K172C and A160C/A168C to fix helices E and F, V101C/M163C to fix loop EF and helix C, L13C/L61C for helices A and B and K129C/F71C to fix the loops BC and DE. The first three mutants are located at cytoplasmic side and the last two at extracellular
- Published
- 2016