Põhiline erinevus halorodopsiini ja bakteriorodopsiini vahel on see, et halorodopsiin on valgusjõul töötav kloriidipump, mida leidub arhees, samas kui bakteriorodopsiin on arhees leiduv valgusjõul töötav prootonpump.
Halorodopsiin ja bakteriorodopsiin on heptahelilised membraanivalgud. Neid tuntakse ka arhea-rodopsiinidena. Üldiselt leidub neid mõlemaid lillas membraanis, mis on osa Halobacterium salinarum rakumembraanist. Halorodopsiin on valgusjõul töötav kloriidipump, mis võimaldab ioonidel voolata rakuvälisest küljest tsütoplasmaatilisele poolele. Teisest küljest on bakteriorodopsiin valgusjõul töötav prootonpump, mis võimaldab ioonidel voolata tsütoplasmaatiliselt küljelt rakuvälisele poolele. Seetõttu on halorodopsiin ja bakteriorodopsiin kaks valgust juhitavat ioonipuhangut, mida leidub arhees, eelkõige halobakterites.
Mis on halorodopsiin?
Halorodopsiin on arheoni Halobacterium salinarum'i võrkkesta valk, mis kasutab rohelise valguse energiat (500–650 nm) kloriidioonide transportimiseks rakku vastu membraanipotentsiaali. Kaaliumkloriidi omastamine nendes rakkudes ioonpumpade, nagu halorodopsiin, poolt on vajalik osmootse tasakaalu säilitamiseks rakkude kasvu ajal. Lisaks säästab valgusjõul töötav anioonpump olulisel määral metaboolset energiat. Halorodopsiin volditakse seitsme transmembraanseks heeliksi topoloogiaks, millel on lühikesed omavahel ühendatud silmused. Heeliksid (nimega A kuni G) paiknevad kaarekujulise struktuurina ja ümbritsevad tihed alt võrkkesta molekuli, mis on Schiffi aluse kaudu kovalentselt seotud heeliksil G konserveerunud lüsiini aminohappega (Lys-242). Halorodopsiini ristlõige koos jääkidega on oluline kloriidi ülekande jaoks. See on aniooni tõenäoline tee.
Joonis 01: halorodopsiin
Fotoni neeldumine halorodopsiini poolt käivitab katalüütilise tsükli, mis viib aniooni transportimiseni rakku. Tsüklit saab kirjeldada kuue etapina: isomerisatsioon (I), ioonide transport (T) ja juurdepääsetavuse muutmine (lüliti S). Lisaks on halorodopsiini struktuuri ja funktsiooni analüüsimise oluline meetod võimalus toota spetsiifiliselt modifitseeritud valku kohtsuunatud mutageneesi ja homoloogse üleekspressiooni abil.
Mis on bakteriorodopsiin?
Bacteriorodopsiini tuntakse valgusjõul töötava prootonpumbana sellistes arhees nagu Halobacterium salinarum. Bakteriorodopsiin on valk, mida kasutavad arheed, eelkõige halobakterid, mis kuuluvad Euryarchaeota klassi. See toimib prootonpumbana, mis püüab kinni valgusenergia ja kasutab seda energiat prootonite liigutamiseks läbi membraani rakust välja. Saadud prootoni gradient muundatakse seejärel keemiliseks energiaks.
Joonis 02: Bakteriorodopsiin
Bakteriorodopsiin on 27 kDa integreeritud membraanivalk. Kuusnurkse võre korduv element koosneb kolmest identsest valguahelast, millest igaüks on teiste suhtes pööratud 120 kraadi. Lisaks on igal monomeeril seitse transmembraanset alfa-heeliksit ja rakuväline kaheahelaline beeta-leht. Lisaks kasutab ATP süntaas selle võrkkesta valgu tekitatud valgu liikumapanevat jõudu ATP genereerimiseks. Seetõttu on arhearakud bakteriorodopsiini ekspresseerimisega võimelised sünteesima ATP-d süsinikuallika puudumisel.
Millised on halorodopsiini ja bakteriorodopsiini sarnasused?
- Halorodopsiin ja bakteriorodopsiin kuuluvad heptahelaalsete membraanivalkude alamperekonda.
- Mõlemad on võrkkesta valgud.
- Neid tuntakse ka arhea-rodopsiinidena.
- Need on valguse juhitavad ioonid.
- Mõlemad esinevad lillas membraanis, mis on osa Halobacterium salinarum rakumembraanist.
- Neil on teatud funktsioonid, mis on halobakterite ellujäämiseks väga olulised.
Mis vahe on halorodopsiinil ja bakteriorodopsiinil?
Halorodopsiin on valgusjõul töötav kloriidipump, mida leidub arhees, samas kui bakteriorodopsiin on valgusjõul töötav prootonpump, mida leidub arhees. Seega on see peamine erinevus halorodopsiini ja bakteriorodopsiini vahel. Lisaks on halorodopsiin valgusjõul töötav kloriidipump, mis võimaldab ioonidel voolata rakuvälistest rakkudest tsütoplasmaatilisele poolele. Teisest küljest on bakteriorodopsiin valgusjõul töötav prootonpump, mis võimaldab ioonidel voolata tsütoplasmast rakuvälisele poolele.
Allpool olev infograafik esitab halorodopsiini ja bakteriorodopsiini erinevused tabelina kõrvuti võrdlemiseks.
Kokkuvõte – halorodopsiin vs bakteriorodopsiin
Halorodopsiin ja bakteriorodopsiin on kaks valgust juhitavat ioonpuhangut, mida leidub arhees, eelkõige halobakterites. Halorodopsiin on valgusjõul töötav kloriidipump, bakteriorodopsiin aga valgusjõul töötav prootonpump. Halorodopsiin võimaldab ioonide voolu rakuvälisest faasist tsütoplasmaatilisele poolele. Seevastu bakteriorodopsiin võimaldab ioonide voolu tsütoplasmast rakuvälisele poolele. Niisiis, see võtab kokku erinevuse halorodopsiini ja bakteriorodopsiini vahel.
