Characterization of the Chimeric Heliorhodopsins containing Conserved Regions in Helix C-G
헬릭스 C-G 내 보존영역을 포함하는 키메라 헬리오로돕신의 특성 분석
- 주제어 (키워드) chimeric , Heliorhodopsin , genomic
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 정광환
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 생명과학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000079123
- UCI I804:11029-000000079123
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
Heliorhodopsins (HeRs) are a family of rhodopsins discovered in 2018 through functional metagenomics. They have been identified in bacteria, archaea, algae, and viruses. HeRs are reported to have some distinguishing characteristics from microbial rhodopsin. The goal of this study is to construct and characterize chimeric HeRs proteins that the helix C-G of HeR 68 was substituted with conserved regions in the helix C-G of HeR 30 and HeR 37. Chi1HeR and Chi2HeR demonstrated absorption spectra at wavelengths of 553 nm and 556 nm, respectively, which were identical to HeR 30 and HeR 37. In addition, the pKa values of both Chi1HeR and Chi2HeR were comparable to HeR 30 and HeR 37, respectively. Remarkably, none of the HeRs and Chimeras exhibited pH changes, indicating that they were not functioning as proton or ion pumps. . This study found that all the HeRs produced two major photocycle intermediates, which include M intermediate and O intermediate. Nonetheless, Chi1HeR and Chi2HeR had a slower photocycle rate than HeR 30 and HeR37, respectively. According to this study, the inserted helixes (C-G) retain characteristics similar to their original wild type (HeR 30 and HeR 37). Thus, this HeRs chimera model can be used to study natural HeRs partial PCR-based opsin sequences as well as the evolution study of protein binding to HeRs.
more초록 (요약문)
헬리오로돕신(Heliorhodopins, HeRs)은 기능성 메타게노믹스를 통해 2018년에 발견된 로돕신 계열이다. 이들은 박테리아, 고세균, 조류 및 바이러스에서 확인되었다. HeRs는 미생물 로돕신과 일부 구별되는 특성을 갖는 것으로 보고되었다. 본 연구의 목적은 HeR 68의 나선 C-G가 HeR 30 및 HeR 37의 나선 C-G에서 보존된 영역으로 치환된 키메라 HeRs 단백질을 구성하고 특성화하는 것이다. Chi1HerR 및 Chi2HerR은 각각 553 nm 및 556 nm 파장에서 흡수 스펙트럼을 나타내었으며, 이는 HeR 30 및 HeR 37과 동일했다. 또한, Chi1HerR 및 Chi2HerR의 pKa 값은 각각 HeR 30 및 HeR 37과 유사했다. 놀랍게도, HeRs와 키메라는 모두 pH 변화를 나타내지 않았으며, 이는 이들이 양성자 또는 이온 펌프로서 기능하지 않음을 나타낸다. 이 연구는 모든 HeRs가 M 중간체 및 O 중간체를 포함하는 두 개의 주요 광고리 중간체를 생성한다는 것을 발견했다. 그럼에도 불구하고, Chi1HerR 및 Chi2HerR은 각각 HeR 30 및 HeR37보다 느린 광고리 속도를 가졌다. 본 연구에 따르면, 삽입된 나선(C-G)은 원래의 야생형(HeR 30 및 HeR 37)과 유사한 특성을 유지한다. 따라서, 이 HeRs 키메라 모델은 HeRs에 대한 단백질 결합의 진화 연구뿐만 아니라 천연 HeRs 부분 PCR 기반 옵신 서열을 연구하는 데 사용될 수 있다.
more목차
INTRODUCTION 6
MATERIALS AND METHODS 11
Design of Primer and Chimeric Protein Cassette 11
PCR, Site-directed mutagenesis, and Random mutagenesis 15
Expression and Purification of Heliorhodopsins 16
Absorption Spectroscopy and pKa measurement 17
Proton Pumping Measurement 18
Laser-induced absorption different spectroscopy and Photocycle measurement 18
RESULTS 20
Absorption spectra of HeRs, mutants, and Chimeras 20
pKa Values 24
Proton Pumping Activities 30
Light-induced absorption different spectroscopy and Photocycle 33
DISCUSSION AND CONCLUSION 38
REFERENCES 41
