Bacteriorhodopsin in the purple membrane from Halobacterium halobium is a integral protein with a high content of α-helix. It is the most extensively studied of all the integral membrane proteins.
Here the bacteriorhodopsin is solubilized from purple membrane with a mild detergent and obtained in a delipidated form. It appears that bacteriorhodopsin in deoxycholate solution retains its three dimensional structure and has the proton pumping activity when it is incorporated into soybean phospholipid vesicles. Delipidated and detergent-solubilized bacteriorhodopsin has somewhat lower transition temperatures at 90-92℃ in comparison to those of purple membrane which appears around 100℃. They were, however, much higher than those shown by the simple soluble proteins, such as ribonuclease and chymotrypsin. At pH of 8.0 or above, the thermal transition profiles are sharp and suggested a cooperative and single-step conformational transition, possibly a α-helix to random coil transition. At pH values below 8.0, the profile show two transitions. The thermal transitions at lower temperature, however, correspond to those of pure detergent, sodium deoxycholate. Therefore the bacteriorhodopsin in this pH region is still likely to have a single conformational transition.
The effect of alcohols on the thermal transitions of delipidated and detergentsolubilized bacteriorhodopsin were also studied. There was no appreciable absorbance at 280 nm near room temperature when the bacteriorhodopsin is exposed to a increasing concentration of ethanol despite the results from 540 nm spectra and circular dichroism spectra strongly suggested increased unfolding of α-helical structure of this protein. The absorbance difference going from room temperatures to the unfolded state decreased with the increase in ethanol concentration. A discussion on these phenomena and also the effect of methanol and propanol is given.
Thermodynamic parameters of this thermal transition obtained and compared with the values of other well studied systems.
Halobacterium halobium 에서 분리한 purple membrane 에 있는 bacteriorhodopsin 을 비 이온성 세제 deoxycholate 로 지방을 제거시키고 세제로 치환시켜 단백질과 지방의 상호 인력이 없는 상태에서 다음과 같은 변성 실험 결과를 얻었다.
1) Deoxycholate 가 붙어있는 bacteriorhodopsin 은 purple membrane 에서와 같은 삼차원적 구조를 가지고 있으며, soybean phospholipid 와 인공 생체막을 형성 하였을때 광의 조사에 의하여 수소 원자를 투과 시켰으며 이때에는 purple membrane 으로 형성 되어진 막 보다 이동하는 수소원자가 더 많았다.
2) Lipid 가 없을 때의 bacteriorhodopsin 의 변성 온도는 90 - 92℃ 정도로 lipid 존재하 에서 보다 8 - 10℃ 정도 낮았다.
3) pH 8.0 이하에서는 같은 변성온도를 갖지만 그 이상에서는 변성온도가 더 증가되는 현상을 보였다.
4) 알코올의 영향은 농도가 증가함에 따라 전이 온도가 낮아지고 그 전이 변화도 감소했다. 각 메칠, 에칠, 프로필 알코올에 따라 각기 다른 변성 온도를 나타내어 주어준다.
5) 상온에서도 알코올에 의하여 구조변화가 일어남을 알수 있었다.
6) 열역학 상수로서 계산된 엔탈피 값은 DSC 로 측정된 값과 유사한 82 Kcal/mole 정도로 다른 용해성 단백질 보다 큰 값을 갖는다.
