Elucidation of the Cl-transport mechanism of halorthodopsin by time-resolved electric and spectroscopic measurements

通过时间分辨电学和光谱测量阐明盐紫质的 Cl 传输机制

基本信息

  • 批准号:
    11680653
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

First of all, we improved the photovoltage measurements system so that it enabled us to examine the photovoltage generation from 1 μsec to 500 msec.Then, using the time-resolved photovoltage measurement system, we examined photovoltage kinetics of halorthodopsin from Halobacterium salinarum. As a function of chloride concentrations. The photovoltage consisted of two major components ; one with a sub-ms range time constant and the other with ms range time constant with different amplitudes., These components exhibited different Cl^- concentration dependencies (0.1 M to 9 M). We found that the time constant for the fast component was relatively independent of the Cl^- concentration, whereas the time constant for the slow component increased sigmoidally at higher Cl^- concentrations. The fast and the slow processes were attributed to charge (Cl^-) movements within the protein and related to Cl^- ejection, respectively. The laser photolysis studies of shR-membrane suspensions revealed that … More they correspond to the formation and the decay of the N intermediate. The photovoltage amplitude of the slow component exhibited a distorted bell-shaped Cl^- concentration dependence and the Cl^- concentration dependence of its time constant suggested a weak and highly cooperative Cl^- binding site(s) at cytoplasmic side (apparent K_D of about 5 M and Hill coefficient ≧ 5). The Cl^- concentration dependence of the photovoltage amplitude and the time constant for the slow process suggested a competition between spontaneous relaxation and ion translocation. The time constant for the relaxation was estimated to be > 100 ms.Electrogenic activity of the halorhodopsin (hR) from shark strain was also examined. After absorbing hR-overproduced membrane fraction onto a thin polymer film, we measured photoelectric current upon illumination at various Cl^- concentrations. The amplitude of the photoelectric current exhibited a bell-shaped Cl^- concentration dependency. It was found that R108Q mutant also exhibited photoelectric current at a high Cl^- concentration. The result indicates that R108 is important for uptaking Cl^- from the medium, but once Cl^- is located near the Schiff base, hR can exhibit electrogenicity even without R108. Less
首先,我们改进了光电压测量系统,使其能够检测从 1 微秒到 500 毫秒的光电压产生。然后,使用时间分辨光电压测量系统,我们检测了来自盐杆菌的盐视紫红质的光电压动力学。光电压由两个主要部分组成;一个具有亚毫秒范围的时间常数,另一个具有不同的毫秒范围时间常数。这些成分表现出不同的 Cl^- 浓度依赖性(0.1 M 到 9 M),我们发现快成分的时间常数相对独立于 Cl^- 浓度,而慢成分的时间常数呈 S 形增加。在较高的 Cl^- 浓度下,快速和缓慢的过程分别归因于蛋白质内的电荷 (Cl^-) 运动以及与 Cl^- 喷射相关的 shR 膜悬浮液的激光光解研究表明……更多地,它们对应于N中间体的形成和衰变,慢分量的光电压幅度显示出扭曲的钟形Cl^-浓度依赖性,并且其时间常数的Cl^-浓度依赖性表明弱且高度合作的Cl。 ^- 结合位点位于细胞质侧(表观 K_D 约为 5 M,希尔系数 ≧ 5)。光电压幅度和缓慢过程的时间常数的 Cl^- 浓度依赖性表明两者之间存在竞争。自发弛豫和离子易位估计弛豫时间常数 > 100 ms。在将 hR 过量产生的膜部分吸收到聚合物薄膜上后,我们还检测了来自鲨鱼品系的盐视紫红质 (hR) 的电活性。不同Cl^-浓度下光照下的光电流显示出钟形Cl^-浓度依赖性。发现R108Q突变体也显示出光电流。结果表明,R108 对于从培养基中吸收 Cl^- 很重要,但一旦 Cl^- 位于席夫碱附近,即使没有 R108,hR 也能表现出电性。

项目成果

期刊论文数量(52)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mitome, N, Ono, S., Suzuki, T., Shimabukuro, K., Muneyuki, E, Yoshida, M.: "Presence of phosphate at a catalytic site suppresses the formation of the MgADP inhibited form of F_1-ATPase"Eur. J. Biochem.. 269. 53-60 (2002)
Mitome, N, Ono, S., Suzuki, T., Shimabukuro, K., Muneyuki, E, Yoshida, M.:“催化位点上磷酸盐的存在会抑制 F_1-ATP 酶的 MgADP 抑制形式的形成”Eur
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    0
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Hirono-Hara, Y., Noji, H., Nishiura, M., Muneyuki, E., Hara, K-Y., Yasuda, R., Kinosita, K., Jr., Yoshida, M.: "Pause and rotation of F_1-ATPase during catalysis"Proc. Natl Acad. Sci. USA. 98. 13649-13654 (2001)
Hirono-Hara, Y.、Noji, H.、Nishiura, M.、Muneyuki, E.、Hara, K-Y.、Yasuda, R.、Kinosita, K., Jr.、Yoshida, M.:“暂停和旋转
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    0
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Yoshida, M. Muneyuki, E., Hisabori, T.: "ATP SYNTHASE-A MARVELLOUS ROTARY ENGINE OF THE CELL"Nature Review Molecular Cell Biology. 2. 669-677 (2001)
Yoshida, M. Muneyuki, E., Hisabori, T.:“ATP 合成酶 - 细胞的奇妙旋转引擎”《自然评论分子细胞生物学》。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Daichi Okuno, Makoto Asaumi, Eiro Muneyuki: "Chloride concentration dependency of the electrogenic activity of halorhodopsin"Biochemistry. 38. 5422-5429 (1999)
Daichi Okuno、Makoto Asaumi、Eiro Muneyuki:“盐视紫红质生电活性的氯化物浓度依赖性”生物化学。
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    0
  • 作者:
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宗行英朗, 吉田賢右: "新ミトコンドリア学 第一章1・3エネルギー転換系と分子モーター"内海耕慥・井上正康 監修 共立出版. 14-21 (2001)
Hideaki Muneyuki、Kensuke Yoshida:“新线粒体科学第 1 1、3 章能量转换系统和分子马达”由 Koki Utsumi 和 Masayasu Inoue Kyoritsu Shuppan 编辑 14-21 (2001)。
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