Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
По Вагнеру и соавт. [516], галородопсин ответствен за возврат меньшей части теряемых клеткой ионов хлора. Большая их часть возвращается, по-видимому, посредством СГ, Н+-симпортера, локализованного в той же мембране. Обе эти системы могут также обеспечивать увеличение количества ионов СГ при возрастании объема клетки перед делением [1123].
3.5.8.2. Сенсорный родопсин и фобородопсин галобактерий
Галобактерии воспринимают красный свет как аттрактантный сигнал, а синий — как репеллентный. На штамме Н. halobium, исследованном в нашей лаборатории [23, 228], было показано, что аттрактантный эффект красного света достаточно большой интенсивности в основном связан с протон-транспортной активностью бактериородопсина. Механизм этого эффекта состоит, по всей вероятности, в следующем. На свету бактериородопсин образует Д]1Н. Повышение Д1Н регистрируется клеткой посредством особой Д]1Н-сенсорной системы, названной нами протометром (см. ниже раздел 6.1.5), которая посылает аттрактантный сигнал Н+-моторам жгутиков. Таким образом, бактериородопсин, не являясь специализированным фотосенсором, тем не менее участвует в восприятии света как аттрактантного стимула, если интенсивность света достаточно велика, чтобы привести в действие большое количество молекул бактериородопсина. Неудивительно поэтому, что выключение не зависящих от света ДйН-генераторов (дыхания — цианидом, Н+—АТРазы—ДЦКД) резко увеличивает ответ галобактерий на интенсивный аттрактантный свет. Этот эффект отсутствует у штамма, лишенного бактериородопсина [23].
Другие механизмы обеспечивают аттрактантное и репеллентное действие низких интенсивностей света. Роль фотосенсоров в этом случае выполняют ретинальсодержащие пигменты, названные сенсорным (или медленным) родопсином (sB) и фобородопсином (рВ).
178
3. Первичные A^iH-генераторы
bfi-5 7 0 - AjiH' — > Протометр
Аттрактантный
сигнал
Репеллентный
сигнал
hy
pR4 g
PR, 6 о
250 mc
Рис. 66. Бактериородопсин (bR), сенсорный родопсин (sR) и фобородопсин (pR) в системе восприятия света галобак-териями
Сенсорный родопсин был открыт Богомольным, Спудиком и др. [275, 1474] и Цудой и соавт. [1527] в штаммах Н. halobium без бактериородопсина. sR имеет максимум при 590 нм, который сдвигается к 370 нм под действием света, вызывающего переход полностью шрамс-ретиналя в 13-г|ас-ретиналь. Освещение sR370 вызывает регенерацию формы sR690 [1528]. В темноте это превращение также имеет место, но требует около 1 с, что примерно в 100 раз медленней, чем аналогичный процесс в бактериородоп-сине и галородопсине. По-видимому, образование долгоживущего продукта необходимо для того, чтобы включить цепь событий, приводящих к усилению аттрактантного сигнала.
Как показали опыты [1443, 1480], слабый длинноволновый свет сенсибилизирует клетки Н. halobium к репеллентному дейст-вию коротковолнового света. Этот эффект был объяснен в рамках схемы, принимающей, что sR870, получающийся из sR690, служит сенсором синего света (рис. 66).
Другая точка зрения состояла в том, что репеллентное действие коротковолнового света обусловлено участием особого пигмента (Р-370), не имеющего отношения к sR. Это предположение основывалось на опытах, в которых при определенных условиях роста бактерий удалось обнаружить появление репеллентного ответа на синий свет в отсутствие аттрактантного ответа на крас-
Дальнейшие исследования показали, что галобактерии действительно располагают четвертым ретинальсодержащим белком, не идентичным bR, hP и sR и участвующим наряду с sR в осуществлении репеллентного эффекта коротковолнового света. Однако его спектральный максимум располагается не при 370 нм,
ный [717].
3.5. Бактериородопсин
179
а при 480 нм. Пигмент, названный фобородопсином (pR), при освещении превращается в интермедиаты с максимумами при 450 нм и 360 нм. Последний живет около 0,5 с. По-видимому, он и посылает репеллентный сигнал в систему таксиса [1479, 1621].
При выращивании галобактерий в условиях высокой аэрации Р480 оказывается единственным ретинальсодержащим белком. Снижение концентрации 02 ведет к появлению трех других пигментов. Интересно, что все четыре ретинальсодержащих белка Н. halobium используют один и тот же первичный светозависимый механизм, а именно полностью ш/)амс->13-^мс-изомеризацию ретиналя [1123, 1621, 14791.
Концентрация и локализация sR и, по-видимому, pR в мембране подобны таковым для галородопсина: это минорные компоненты, находящиеся в тех областях мембраны, где нет бактериородопсина. Одна клетка содержит около 5 тыс. молекул sP. Содержание pR оценивается величиной того же порядка (см. обзоры: [459, 1443, 1444, 1454]).
Как показали расчеты, сенсорный родопсин должен быть связан с какой-то мощной системой амплификации сигнала, поскольку для аттрактантного эффекта достаточно 20 квантов света, а для репеллентного— и того меньше (1—2 кванта света) [1443].
Недавно пигменты типа hR и pR были обнаружены у гало-алкалофильных архебактерий Natronobacter и Natronococcus. Бактериородопсин и sR отсутствовали [259].
3.5.8.3. Животный родопсин
