2016年3月7日

五彩繽紛的蛋白—菌型視紫蛋白質

作者/楊啓伸〈臺大生化科技系副教授。〉

地球上的生物需要能量的供給,才能持續生存。不論是現在,或是約莫30幾億年前生命出現之初,來自太陽的光,是最可靠的能量來源。於是如僅曬太陽,就能將光能轉為可立即使用或儲存的生物能量,是最有效率的方式。眾所週知,「光合作用」就是幫生命系統實現這樣一個夢想;由光變糖。但這個夢想,「光合作用」並非第一個達成的。

遠古時候的微生物,其實早已深諳此道;在當時的一些菌,就已演化出一系列菌型視紫蛋白質(Microbial Rhodopsin),可以利用光照為驅動能量來源,執行各式生理作用,至今仍廣泛存在。

什麼是菌型視紫蛋白質?
菌型視紫蛋白質是一群具有七個穿膜區的光感蛋白質,以穿膜結構間形成一個疏水結合穴,配合第七個穿膜區上「穩住」胺基酸或穩固一個稱為視黃醛(retinal)的發光團(chromophore),利用此發光團來負責對特定波長的光做出反應。

事實上,如果你熟知高等生物系統G–蛋白質偶合受體(G-protein coupled receptor, GPCR),根據最新研究推論,就是來自這類蛋白質的演化。我們的眼睛內的視紫質,就是和這類蛋白質屬同類的。

限於篇幅,本文將以最常見的四種菌型視紫蛋白質,描述如何合作幫忙嗜鹽古生菌Hlaobacterium salinarum 這株要在2.5M 以上氯化鈉(NaCl)的環境方能生存的菌。但要進一步瞭解之前,我們首先來看這些蛋白質的共同光學特性。......【更詳細的內容請見科學月刊第555期】


(作者提供)

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