Cesko.wiki Bakteriorodopsin
Author
Albert FloresStruktura bakteriorhodopsinu: 7 α-šroubovicových segmentů a kovalentně vázaná prostetická skupina retinal Schiffovu bázi (viz text) Bakteriorhodopsin je integrální membránový protein obsažený ve slanomilných archeích Halobacteria. Při nízkém obsahu kyslíku tyto organismy v membráně vytváří okolo 0,5 µm široké purpurové nebo nachové oblasti, jejichž jedinou bílkovinnou složkou je právě bakteriorhodopsin.
Strukturou se podobá rodopsinu živočichů.
Struktura
Bakteriorodopsin se skládá z 247 aminokyselin. Obsažená prostetická skupina je kovalentně vázaný retinal, který patří mezi chromofory (světlo absorbující skupiny) a zodpovídá za purpurovou barvu bakteriorhodopsinu. +more Vazba mezi retinalem a lysinem-216 je Schiffova báze -CH=N(+)H-, podobně se váže i v rodopsinu (oční pigment).
Bílkovinná část obsahuje 7 α-helikálních hydrofobních nepolárních struktur, které jsou okolo 25 aminokyselin dlouhé. Jelikož jsou téměř dokonale kolmé k rovině membrány, dobře interagují s hydrofobním vnitřkem fosfolipidové dvouvrstvy a jsou velmi stabilizované. +more Vnitřní skupiny jsou více polární a tvoří hydrofilní kanál, který umožňuje průchod vodíkovým kationtům. I jiné membránové pumpy a kanály mají podobné složení. N-koncová skupina (H3N+-) je umístěna vně buňky, šroubovice probíhají přes membránu střídavě dovnitř a ven, a proto je C-koncová skupina (-COO−) naopak uvnitř buňky.
Význam
Hlavní funkcí bakteriorhodopsinu je fotofosforylace: # Pomocí světelné energie pumpuje přes membránu vodíkové kationty a vytváří rozdíl elektrického potenciálu. # Vzniklý gradient (koncentrační spád) protonů je využit k syntéze energeticky bohaté sloučeniny ATP z ADP a anorganického fosfátu (fosforečnanu). +more Nedostatek kyslíku pro získání energie oxidací živin buněčným dýcháním je tak kompenzován energií Slunce. Nejedná se však o fotosyntézu, neboť světelná energie se zde nevyužívá k syntéze sacharidů a podobných zásobních a stavebních sloučenin.
V klidovém stavu je Schiffova báze retinal-lysin protonovaná (RH+, navázaný vodíkový kation) a celá struktura je otevřena dovnitř membrány. Po exitaci absorpcí světla nastane konformační změna, což způsobí otočení R*H+ směrem ven z membrány (R* je excitovaná forma R). +more Dále se zvýší disociační konstanta (snížení pK) a dojde k uvolnění protonu vně membrány. Pumpa se posléze vrací do klidového stavu a R znovu směřuje dovnitř membrány. Relaxace způsobí pokles disociační konstanty (vzrůst pK) a dojde k navázání nového protonu z vnitřní strany membrány (RH+). Pumpa se opět nachází ve výchozím stavu a výsledkem jednoho cyklu je přenos jednoho protonu z vnitřní na vnější stranu membrány. Na syntézu jedné molekuly ATP je potřeba přenést 2-3 protony.
