Isolation and characterzation of color-tuning mutants in proteorhodopsin
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 정광환
- 발행년도 2006
- 학위수여년월 200602
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 생명과학
- 식별자(기타) 000000103366
- 본문언어 영어
초록/요약
Proteorhodopsin is photoactive 7-transmembrane protein which uses alltrans retinal as a chromophore. The proteorhodopsin were discovered at different place and depth of the ocean and they were indicated spectral diversity. It has been known that a replacement of single amino acid residue in proteorhodopsin can alter its absorption maximum and photochemical properties. I try to find critical residues for spectral tuning by random PCR mutagenesis and obtained 16 color-changed isolates by screening with internal retinal synthesis system. The mutated residues are spread on the protein except helix A and about a half of mutations is localized on helix C and D. It means that helix C and D are important for color tuning. All mutants characterized by using the measurement of absorption spectra, laserinduced difference spectra, and proton pumping activity. Compare with the pumping form of the pigment, the absorption maxima of 10 mutants are red shifted and 13 mutants are blue shifted from that of WT. The result of the decay rate of photo-intermediates showed that most of the red shifted mutants have the slow rate of M and O decay. All of these results suggested that there are several residues related to spectral tuning and each single residue can alter not only spectral property but also photochemical property.
more초록/요약
Proteorhodopsin(PR)은 7-transmembrane 단백질로 all-trans retinal을 발색단으로 갖는 광 감지 단백질이다. PR은 바다에 존재하는 proteobacteria에서 유래하였고, 그 위치와 깊이에 따라 다양한 subfamily가 발견되었으며 이들은 다양한 최대 흡수 파장을 갖는다. 본 연구에서는 spectral tuning에 영향을 미치는 아미노산 위치를 찾고 그 영향을 알아보고자 하였다. Random PCR mutagenesis와 내부 레티날 발현 시스템을 이용하여 최대 흡수 파장이 바뀐 16개의 돌연변이 PR을 screen하였다. 돌연 변이가 발생한 아미노산 위치의 대부분은 나선 C와 D에 위치해 있다. 이것은 그 위치가 spectral tuning에 중요하다는 것을 의미한다. 모든 돌연변이 단백질의 특성은 흡수 파장, laser-induced difference spectra, 수소 방출 능력의 측정을 통해 파악하였다. 야생형과 비교했을 때, 10 종류의 돌연변이 단백질은 더 긴 파장의 빛을 흡수 하였고, 13 종류는 더 짧은 파장의 빛을 흡수하였다. 또한 flash photolysis 결과 대부분의 긴 파장의 빛을 흡수하는 돌연변이 단백질은 느린 광순환 속도를 갖는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과로 spectral tuning에 관련된 중요한 아미노산 위치가 여러 개 존재하며 각각의 위치는 광학적 특성과 광화학적 특성을 모두 조절한다는 것을 제시했다.
more