细菌视紫红质的魔术内幕
细菌视紫红质是存在于Halobacterium
salinarum中的一个膜上的蛋白质，它能够仅仅依赖光的能量就将质子泵出胞外。这项魔术的内幕经过30年的研究，终于将完全的展现在人们面前。我们现在可以从原子水平上看一看转运是怎样进行的了。
细菌视紫红质在泵出质子的循环中会有五个不同的中间体，KCMNO。由于细菌视紫红质发光基团视黄醛的颜色变化，这五种中间体很容易区分。为了进一步研究，科学家希望得到细菌视紫红质的结晶结构。因为膜蛋白的难结晶化及细菌视紫红质中间体的不稳定，这些技术难题直到去年才得以解决，Nature报道的三个结构已经能将谜团最后解开了。
细菌视紫红质包含了7个跨膜螺旋，环形排列形成质子通道，视黄醛位于通道中央，与G螺旋216位赖氨酸通过质子化希氏碱结合，当视黄醛与光子发生碰撞后，它将从全反式转变为13顺，然后引起周围侧链的构象变化，由于新环境的不稳定，希式碱的质子移至C螺旋85位的天冬氨酸，接着C螺旋96位天冬氨酸将希式碱质子化，这时质子通道的胞质入口扩大，一个质子进入，将96位天冬氨酸质子化，85位的质子于是通过氢键和水送至胞外，最终，视黄醛恢复全反构象，各螺旋回复起始位置，开始新的循环。
知其结构知其功能，这句老话再一次得到验证，虽然不能将每一个感兴趣的蛋白质都这么研究一番，但细菌视紫红质的研究还是会让我们了解关于同是7螺旋跨膜结构的G蛋白偶联受体的许多信息。
相关文章：Original research paper
Royant, A. et al. Helix deformation is coupled to
vectorial proton transport in the photocycle of bacteriorhodopsin.
Nature 406, 645–648 (2000).
Sass, H. J. et al. Structural alterations for proton
translocation in the M state of wild-type bacteriorhodopsin. Nature
406, 649–653 (2000)
Subramaniam S. & Henderson, R. Molecular mechanism
of vectorial proton translocation by bacteriorhodopsin. Nature 406,653–657 (2000).
Further reading
Henderson, R. et al. Model for the structure of bacteriorhodopsin based on high-resolution electron cryo-microscopy. J. Mol. Biol. 213, 899–929 (1990).
Vonck, J. Structure of the bacteriorhodopsin mutant
F219L N intermediate revealed by electron crystallography. EMBO J. 19,2152–2160 (2000).
Edman, K. et al. High-resolution X-ray structure of an
early intermediate in the bacteriorhodopsin photocycle. Nature 401,822–826 (1999).
Luecke, H., Schobert, B., Richter, H. T., Cartailler, J. P. & Lanyi, J. K. Structural changes in bacteriorhodopsin
during ion transport at 2 angstrom resolution. Science 286, 255–261 (1999).
News & Views
Kuhlbrandt, W. Bacteriorhodopsin — the movie. Nature
406, 569–570 (2000)., 百拇医药
salinarum中的一个膜上的蛋白质，它能够仅仅依赖光的能量就将质子泵出胞外。这项魔术的内幕经过30年的研究，终于将完全的展现在人们面前。我们现在可以从原子水平上看一看转运是怎样进行的了。
细菌视紫红质在泵出质子的循环中会有五个不同的中间体，KCMNO。由于细菌视紫红质发光基团视黄醛的颜色变化，这五种中间体很容易区分。为了进一步研究，科学家希望得到细菌视紫红质的结晶结构。因为膜蛋白的难结晶化及细菌视紫红质中间体的不稳定，这些技术难题直到去年才得以解决，Nature报道的三个结构已经能将谜团最后解开了。
细菌视紫红质包含了7个跨膜螺旋，环形排列形成质子通道，视黄醛位于通道中央，与G螺旋216位赖氨酸通过质子化希氏碱结合，当视黄醛与光子发生碰撞后，它将从全反式转变为13顺，然后引起周围侧链的构象变化，由于新环境的不稳定，希式碱的质子移至C螺旋85位的天冬氨酸，接着C螺旋96位天冬氨酸将希式碱质子化，这时质子通道的胞质入口扩大，一个质子进入，将96位天冬氨酸质子化，85位的质子于是通过氢键和水送至胞外，最终，视黄醛恢复全反构象，各螺旋回复起始位置，开始新的循环。
知其结构知其功能，这句老话再一次得到验证，虽然不能将每一个感兴趣的蛋白质都这么研究一番，但细菌视紫红质的研究还是会让我们了解关于同是7螺旋跨膜结构的G蛋白偶联受体的许多信息。
相关文章：Original research paper
Royant, A. et al. Helix deformation is coupled to
vectorial proton transport in the photocycle of bacteriorhodopsin.
Nature 406, 645–648 (2000).
Sass, H. J. et al. Structural alterations for proton
translocation in the M state of wild-type bacteriorhodopsin. Nature
406, 649–653 (2000)
Subramaniam S. & Henderson, R. Molecular mechanism
of vectorial proton translocation by bacteriorhodopsin. Nature 406,653–657 (2000).
Further reading
Henderson, R. et al. Model for the structure of bacteriorhodopsin based on high-resolution electron cryo-microscopy. J. Mol. Biol. 213, 899–929 (1990).
Vonck, J. Structure of the bacteriorhodopsin mutant
F219L N intermediate revealed by electron crystallography. EMBO J. 19,2152–2160 (2000).
Edman, K. et al. High-resolution X-ray structure of an
early intermediate in the bacteriorhodopsin photocycle. Nature 401,822–826 (1999).
Luecke, H., Schobert, B., Richter, H. T., Cartailler, J. P. & Lanyi, J. K. Structural changes in bacteriorhodopsin
during ion transport at 2 angstrom resolution. Science 286, 255–261 (1999).
News & Views
Kuhlbrandt, W. Bacteriorhodopsin — the movie. Nature
406, 569–570 (2000)., 百拇医药