Biophysical Features of Flavobacterial Rhodopsins
- 주제(키워드) 로돕신
- 발행기관 서강대학교 생명과학대학원
- 지도교수 정광환
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045659
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
빛을 이용하여 수소 이온의 이동을 관할하는 단백질인 프로테오로돕신이 바다 세균에서 처음으로 발견된 이후로, 이와 비슷한 광화학적 성질을 가진 로돕신이 해양을 포함한 여러 서식처에서 발견되었다. 최근 플라보박테리아 내에도 프로테오로돕신과 비슷한 단백질이 있다는 것이 밝혀졌다. 본 연구에서는, 한국 동해에서 채취한 2가지의 세균에서 얻은 로돕신의 광화학적 성질을 각각 파악했다. 이 두 가지의 로돕신은 모두 프로테오로돕신과 마찬가지로 빛을 받았을 때 수소 이온을 이동시키는데 관할을 하는 수소 수용체와 수소 공여체 잔기를 지니고 있었으며, 실제로 수소 운반 능력을 확인하였다. 특히 IMCC 1997 세포에서 채취한 플라보로돕신은 기존의 프로테오로돕신과는 다르게 매우 불안정하였으며, 이는 아미노산 서열 그 자체가 가지고 있는 결함으로 보인다. 플라보로돕신의 안정성을 측정하기 위하여 70℃에서 열 내구력 테스트를 수행하였고, 플라보로돕신 돌연변이체들은 야생형에 비해 열 내구력이 증가하는 양상을 보였다. Helix E 지역이 특히 이 단백질의 안정성에 크게 기여하는 것으로 밝혀졌다. 또한 플라보박터 독도넨시스 로돕신 I은 프로테오로돕신과 매우 비슷한 광화학적 성질을 띠었다. 흥미롭게도, 베타-카로틴을 잘라 레티날을 만드는 기능을 갖는 효소인 blh 유전자도 곁에서 발견되었으며 분리된 Blh 단백질은 프로테오박테리아 유래의 Blh 단백질보다 증가된 효소 활성을 가지고 있음을 플레이트 색깔 유도 시스템을 사용하여 확인하였다.
more초록/요약
A variety of rhodopsins was discovered in many habitats since proteorhodopsin, which functions as a light-driven proton pump, was found in uncultured marine bacteria of the SAR86 group. Recently, it was revealed that PR-like proteins exist in genomes of flavobacteria. In this study, I characterized the photochemical features of two rhodopsins which were isolated from Korea East Sea. Both of them have the proton acceptor and donor which mediate proton translocation from intracellular region to extracellular region when it receives light energy, and their actual proton pumping activity in vitro has been demonstrated. Additionally, flavorhodopsin from IMCC 1997 cells is very unstable compared to proteorhodopsin, which may be explained by the primary amino acid sequence differences. In order to measure the stability of FR, we used the method of heat endurance at 70℃, and some FR mutants showed that their endurance time against heat was increased. We showed that the Helix E is important for stability of flavorhodopsin. Finally, Flavobacter dokdonensis rhodopsin I showed biophysical features very similar to those of proteorhodopsin. Interestingly, it possesses blh gene, which encodes an enzyme that cuts β-carotene to retinal, next to the rhodopsin gene. It was confirmed that there is an enhanced enzyme activity compared to proteobacterial Blh protein by plate color-induction system.
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