Фемто- и пикосекундная динамика первичных реакций рекомбинантного бактериородопсина в сравнении с природным белком в тримерном и мономерном состояниях

Аннотация

Динамика образования первичных интермедиатов фотоцикла рекомбинантного бактериородопсина (БР_рек) была исследована методом фемтосекундной абсорбционной лазерной спектроскопии с разрешением 25 фс. БР_рек был получен в экспрессионной системе E. coli. Поскольку БР_рек был получен в мицеллярной системе DMPC-CHAPS в мономерном состоянии, было проведено его сравнение с тримерной и мономерной формами природного бактериородопсина (БР_трим и БР_мон соответственно). Показано, что интермедиат I БР_рек (возбужденное состояние) образуется в пределах 100 фс, как и у образцов БР_трим и БР_мон. Дальнейшие процессы, а именно распад возбужденного состояния БР_рек и образование интермедиатов J и K, происходят несколько медленнее по сравнению с БР_трим, но близки по своим характеристикам к БР_мон. Время жизни интермедиата I, судя по сигналу ΔA_ESA (470–480 нм), составило 0,68 пс (78%) и 4,4 пс (22%) для БР_рек, 0,52 пс (73%) и 1,7 пс (27%) для БР_мон и 0,45 пс (90%) и 1,75 пс (10%) для БР_трим. Время образования интермедиата K, судя по сигналу ΔA_GSA(625–635 нм), составило 13,5 пс для БР_рек, 9,8 пс БР_мон и 4,3 пс для БР_трим. Также наблюдается некоторое уменьшение эффективности фотореакции БР_рек и БР_мон по сравнению с БР_трим, что видно по падению поглощения интермедиата K в дифференциальном спектре на ~14%. Поскольку БР_рек по своим фотохимическим свойствам близок к природному белку в мономерном состоянии, то БР_рек и его мутантные формы могут служить основой для дальнейшего изучения механизма функционирования бактериородопсина.