用力光谱法量化背后素中因光引起的能量变化
David R Jacobson1, Thomas T Perkins1,2
1JILA, National Institute of Standards and Technology and University of Colorado, Boulder, CO 80309.
概括
单分子力光谱检测揭示了光诱导的能量变化在背后素 (bR). 这种方法量化了bR光循环期间膜蛋白构造变化的能量.
科学领域:
- 生物物理学的生物物理.
- 结构生物学 结构生物学
- 膜蛋白的动力学 膜蛋白的动力学
背景情况:
- 连接体诱导的构造变化对于膜蛋白的功能至关重要.
- 细菌原素 (bR) 使用光循环来出质子,涉及复杂的蛋白质运动.
- 量化这些运动背后的能量是具有挑战性的.
研究的目的:
- 在毫秒时间尺度上测量bR形状变化的分子内能量.
- 将基于原子力显微镜的单分子力光谱学应用于膜蛋白.
- 为了研究bR光循环期间的光诱导的能量转移.
主要方法:
- 使用单分子力光谱与原子力显微镜.
- 应用精确定时的光脉冲来触发BR光循环.
- 测量了bR G螺旋末端区域的平衡展开/重新折叠.
主要成果:
- 在约60%的试验中观察到由光引起的3.4 ± 0.3 kcal/mol的不稳定,持续38 ± 3 ms.
- 不稳定动力学和pH依赖性与bR的开放阶段保持一致.
- 长期存在的错误折叠状态在~40%的试验中出乎意料地得到稳定.
结论:
- 建立了一种新的单分子力光谱方法,用于测量膜蛋白中的联体诱导能量.
- 证明了在蛋白质结构动态中量化毫秒时间尺度能量变化的能力.
- 提供了新的洞察力,对背后的hodopsin光循环的能量景观.
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