バクテリオロドプシン
英訳・(英)同義/類義語：baeteriorhodopsin, , bacteriorhodopsin, Bacterioopsin
光合成細菌が光合成に利用するロドプシンの類似タンパク質。
バクテリオロドプシン
バクテリオロドプシン
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/11/28 08:50 UTC 版)
バクテリオロドプシン（英: bacteriorhodopsin）とは光駆動プロトンポンプとしてエネルギー変換を行う膜タンパク質である。構造生物学の最後の課題として、膜タンパクの構造決定およびコンフォメーション変化があるが、世界で初めてそれらが明らかになった膜タンパクである。アポタンパクであるバクテリオオプシンと発色団レチナールからなる色素タンパクである。
- ^ Henderson, R.; Unwin, P. N. (1975). "Three-dimensional model of purple membrane obtained by electron microscopy." Nature 257 (5521): 28–32. PMID 1161000.
- ^ 神取秀樹、前田章夫 「バクテリオロドプシンはどのようにして光をエネルギーに変換するのか?」 『蛋白質核酸酵素』 1997年42巻2号101–109頁。PMID 9028166.
- ^ Luecke, H.; Schobert, B.; Richter, H. T.; Cartailler, J.P.; Lanyi, J. K. (1999). "Structure of bacteriorhodopsin at 1.55 Å resolution." J. Mol. Biol. 291 (4): 899–911. PMID 10452895.
- ^ Sasaki, J.; Brown, L. S.; Chon, Y.-S.; Kandori, H.; Maeda, A.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. (1995). "Conversion of bacteriorhodopsin into a chloride ion pump." Science 269 (5220): 73–75. PMID 7604281.
- 1 バクテリオロドプシンとは
- 2 バクテリオロドプシンの概要
- 3 関連項目
バクテリオロドプシン
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/05/15 03:40 UTC 版)
高度好塩菌は化学合成従属栄養性を示すと上述したが、1971年にStoeckeniusらは、Halobacterium を酸素制限下に光照射して培養すると、その細胞膜上に「紫色の膜」（purple membrane, 紫膜）と呼ばれる特殊な膜構造を合成することを明らかにした。この紫膜は電子顕微鏡により通常の細胞膜部分から容易に識別が可能であり、培養の終期には高度好塩菌の膜面積の半分程度を占めることがわかった。 この膜は通常の古細菌脂質（エーテル型脂質）が50%（重量比）、バクテリオロドプシンというタンパク質が50%の割合で構成される。バクテリオロドプシンはヒトの視覚に関与するロドプシンと性質がよく似ていることからこの名前が付けられた。バクテリオロドプシンはレチナールを内部に配位したタンパク質であり、レチナールが光を吸収して紫色を呈することから紫膜という形で観察される。 レチナール分子が光吸収すると、オールトランス型から 13-cis 型に異性化し、この構造変化が引き金になって、バクテリオロドプシン内のアミノ酸残基（特にアスパラギン酸残基）の側鎖（カルボキシル基）のpKa値が変化して、プロトンが一方向（細胞内側から細胞外側へ）に輸送される。これによって、膜を介したプロトンの電気化学的ポテンシャル差が形成される。これを利用して、同じ膜上にあるプロトン輸送ATP合成酵素（A型のATPase)が、最終的にATPの合成を行なっている。したがって、高度好塩菌は酸素欠乏条件下においては光従属栄養的な生育が可能であるが、バクテリオロドプシンの補欠分子であるレチナールの生成には酸素分子が必要なので、嫌気的な条件で連続的には生育できない。 高度好塩菌がバクテリオロドプシンを獲得した可能性として、高度好塩菌が好気性を示す一方で、飽和に近い食塩水においては酸素溶解度が純水に比べて低いことが考えられる。このバクテリオロドプシン発現の制御は、バクテリオロドプシンアクティベーターと呼ばれるタンパク質（転写因子）によって行われている。紅色非硫黄細菌においても酸素欠乏下においてはバクテリオクロロフィルの合成が行なわれる。 バクテリオロドプシンの構造生物学的知見については当該記事を参照。
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バクテリオロドプシン
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/03/05 18:09 UTC 版)
「電気化学的勾配」の記事における「バクテリオロドプシン」の解説
古細菌では、バクテリオロドプシンはプロトンポンプによってプロトン勾配を形成する。プロトン勾配はH+濃度の低い側から高い側へ移動させるプロトン輸送体に依存している。バクテリオロドプシンでは、プロトンポンプは568 nmの波長の光子の吸収によって活性化され、レチナール（英語版）のシッフ塩基（SB）の異性化によってK状態となる。これによってSBはAsp85とAsp212から離れ、SBからAsp85へのH+の転移が引き起こされてM1状態となる。その後、Glu194からGlu204が引き離されてM2状態に移行し、Glu204から外部溶媒へプロトンが放出される。SBはAsp96によって再プロトン化されN状態となる。Asp96の脱プロトン化状態は不安定であるため、細胞質からのプロトンによって迅速に再プロトン化が行われることは重要である。Asp85とAsp96のプロトン化はSBの再異性化を引き起こしてO状態となる。最終的に、Asp85からGlu204へプロトンが渡されてバクテリオロドプシンは基底状態となる。
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バクテリオロドプシン
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/11/29 04:23 UTC 版)
バクテリオロドプシンは古細菌の高度好塩菌（ハロアーキア）の紫膜にみられる分子量27,000の膜タンパク質であり、レチナール分子で光を吸収してプロトン濃度勾配を形成するプロトンポンプである。高度好塩菌には光合成経路（炭素固定経路）は一切存在しないが、光化学反応という観点より、バクテリオロドプシンの反応もその範疇に入れられることが多い。反応素過程はバクテリオロドプシンが単体で行なうものであり、電子伝達経路の一切が存在しない。 形成されたプロトン濃度勾配はATP合成に用いられ、光リン酸化反応が見られる。高度好塩菌は、有機物を酸化し酸素を最終電子受容体としてATP合成を行う通常の好気呼吸をおこなうが、飽和塩濃度では酸素溶解度が低下することからこのような光化学反応を獲得したと考えられている。 したがって、バクテリオロドプシンの誘導条件は 光の存在 低酸素濃度 の2点である。こうした条件では高度好塩菌はまさに光合成従属栄養的に生育する。 21世紀に入り、バクテリオロドプシンが古細菌だけでなく、細菌にも広く分布していることが明らかとなった。ただし、バクテリオロドプシンをもつ原核生物のうちで光合成経路をもつものはいまだに見つかっていない。
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