Spectre d'action des réorientations en bactériorhodopsine de la membrane violette en suspension

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7916 (2023) Citer cet article

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Dans la présente étude, la dépendance des réponses diélectriques de la membrane violette (PM) à la longueur d'onde de la lumière dans la plage de 380 à 750 nm a montré des changements significatifs concernant la rotation des PM en suspension et la rotation du trimère de la bactériorhodopsine (bR) à l'intérieur des PM. , aussi. Le spectre d'action de la marche aléatoire PM confirme l'existence de deux états de bR. L'un d'eux (état de bord bleu) se situe au bord bleu et l'autre (état de bord rouge) au bord rouge de l'absorption visible de bR. Les résultats pourraient porter sur la corrélation de ces bandes avec certains intermédiaires du photocycle bR ou photoproduits bR. Les résultats impliquent les interactions protéine-chromophore qui sous-tendent finalement les interactions protéine-lipide. La perturbation du contact protéine-lipide pendant l'illumination avec une lumière de longueur d'onde dans les gammes de (410–470 nm) et (610–720 nm) a entraîné l'émergence d'une dispersion diélectrique distincte à 0,06–0,08 MHz qui est comparable à la taille de bR trimère ou monomère. Le travail rend compte de l'adaptation chromatique de bR compte tenu des paramètres spectraux diélectriques des PM. Il visait à explorer une corrélation apparemment trouvée entre la longueur d'onde de la lumière et les relaxations du trimère bR à l'intérieur des PM. Les modifications de la diffusion rotationnelle du trimère bR lors de l'éclairage à la lumière bleue et rouge peuvent influencer le stockage de données tridimensionnelles basé sur bR, ce qui peut impliquer bR dans la bioélectronique.

La bactériorhodopsine photochromique (bR)1 est la seule protéine présente dans la membrane violette (PM) de l'archéon Halobacterium salinarum (Hs). bR fait partie de la famille des protéines rétiniennes qui a la même topologie que la protéine G, c'est-à-dire constituée de 7 hélices α, c'est pourquoi bR a un intérêt potentiel dans le domaine de la transduction du signal2. De plus, en raison de ses propriétés photochromiques, photoélectriques et de stabilité unique, bR est devenu attractif dans le domaine de la bioélectronique3. La présente étude a montré que bR a deux états en fonction de la longueur d'onde de la lumière d'éclairage. Les résultats suggèrent que les lipides ont un rôle essentiel dans l'apparition de ces deux états. Les lipides ont un rôle crucial dans la fonctionnalité de bR. Les lipides PM4,5 ainsi que les trimères bR forment une structure hexagonale. Il est à noter que les lipides, en général, sont caractérisés par un polymorphisme. Les altérations de la marche aléatoire des PM sont liées aux altérations de la géométrie des PM. De telles altérations externes peuvent refléter des altérations concomitantes de l'arrangement interne des PM. Cependant, les études sur la structure globale des fragments de PM peuvent clarifier les comportements antérieurs non résolus plutôt que de simplement étudier la structure fine locale. En tant que technique non optique, la spectroscopie diélectrique6 dans ses mesures indépendantes du temps a permis de suivre les réorientations en PM et d'avoir un spectre d'action des réponses chromatiques PM.

Le bR photochromique agit comme une pompe à protons. Le pompage des protons est effectué par un cycle photochimique7,8 initié à l'intérieur de bR et composé simplement de cinq intermédiaires représentés comme suit : (où l'indice fait référence à la longueur d'onde à l'absorption maximale) BR568 → K610 → L550 → M412 → N550 → O640 → bR568. Le transport vectoriel du proton pourrait être détecté comme un signal électrique9,10. Le spectre d'action dû au signal électrique dans bR a été étudié11 et présentait une bande qui suivait la bande d'absorption de bR. Le spectre d'action dans la présente étude s'est avéré pour justifier l'existence de deux états stables de bR. L'un d'eux se trouve au bord bleu (appelez-le état "bord bleu") et l'autre au bord rouge (appelez-le état "bord rouge") de l'absorption visible de bR. Par conséquent, il était intéressant dans le présent article de rendre compte de la dépendance à la longueur d'onde des réponses diélectriques de la suspension de PM dans son état d'équilibre au-delà de la résolution temporelle du photocycle bR du pompage de protons.

Le bR de PM de Halobacterium salinarum a été obtenu auprès de Sigma Co. Une solution mère de PM (de 5 µM) est ajustée, basée sur un coefficient d'extinction molaire12 (à 568 nm) de 63 000 cm-1 M-1. La mesure sur PM est réalisée dans de l'eau distillée à température ambiante et pH neutre. Aux fins d'adaptation à l'obscurité, le stock de suspension PM est divisé en groupes qui sont incubés dans l'obscurité dans les conditions ambiantes. La suspension PM doit être conservée suffisamment dans l'obscurité (intentionnellement pendant trois semaines) pour un échantillon adapté à l'obscurité. Cependant, il est important de déterminer, pour l'échantillon d'intérêt, sa propre incubation dans l'obscurité avant les mesures.

L'échantillon de bR est connecté via un dispositif de test (Hioki 9261) à un analyseur LCR (Hioki 3532) interfacé, via un câble croisé RS-232C, à un ordinateur personnel. Le réglage de niveau, tel que fourni par Hioki 3532, peut être une tension en circuit ouvert (V), une tension constante (CV) ou un courant constant (CC). Le mode de tension constante (CV) a été sélectionné pour l'état adapté à la lumière et à l'obscurité de la suspension de membrane violette. La tension réglée a été la même pour les échantillons adaptés à la lumière et à l'obscurité à 1 V.

Les données diélectriques sont enregistrées dans la gamme de fréquence de 42 Hz à 5 MHz. La mesure est effectuée par enregistrement simultané de la capacité parallèle (C) et de la résistance (R) de la solution échantillon. Une cellule en verre dont les électrodes en platine platiné sont utilisées pour les mesures diélectriques. La valeur de la constante de cellule (K) peut être déterminée en utilisant une solution de méthanol à 0,0265 m−1 qui est maintenue constante pendant le processus d'ajustement de la courbe pour les données mesurées de C et R. La configuration de l'électrode de mesure est adaptée de manière à pour minimiser l'impédance de la polarisation de l'électrode6,13,14. Le résidu de l'impédance de polarisation des électrodes est considéré dans les itérations effectuées pour ajuster les données expérimentales.

Une configuration maison, qui exploite un monochromateur à réseau avec son système d'éclairage démonté du spectrophotomètre visible conventionnel, est utilisée pour illuminer entièrement la suspension PM pendant l'incubation chromatique pendant une période de 5 min. L'illumination a été réalisée avec une lampe au tungstène du spectrophotomètre, suivie immédiatement par l'enregistrement de C et R. Pendant cet enregistrement, l'illumination est également poursuivie avec la même longueur d'onde. Les mêmes étapes sont effectuées à chaque longueur d'onde d'intérêt dans la plage de 380 à 750 nm, à condition que l'échantillon adapté à l'obscurité soit conservé dans l'enveloppe sombre du porte-échantillon à l'abri de la lumière du jour, même faible. Avoir une sensibilité aux perturbations optiques pourrait inciter à être plus conscient de la mesure dans des états adaptés à l'obscurité.

Dans ce rapport, des mesures diélectriques ont été présentées pour bR dans sa membrane naturelle (MP), c'est-à-dire non reconstituée en membrane. L'approche diélectrique a été utilisée pour étudier la rotation de bR dans PM, rétinienne dans bR et PM en suspension. Il est bien connu que les PM forment un réseau cristallin hexagonal bidimensionnel dans le plan de la membrane. Le réseau est constitué de bR regroupés en trimères. Le monomère bR a la forme d'un ménisque (c'est-à-dire trois ménisques formant un cercle par trimère). bR avec les molécules lipidiques forment le réseau. Dix molécules lipidiques ont été trouvées pour un monomère bR15. Les lipides remplissent les espaces trouvés entre les monomères bR et entre les trimères bR. Comme on le sait, bR absorbe la lumière au maximum à 568 nm dans son état adapté à la lumière (état B) et retourne, spontanément dans l'obscurité par isomérisation thermique, à son état adapté à l'obscurité (état D) où il absorbe la lumière au maximum à 558 nm. La lumière dans les deux états (B et D) est convertie en changements moléculaires lors de son absorption par bR. Ces changements sont détectés tout au long de la PM en conséquence de l'absorption d'énergie lumineuse. En d'autres termes, les modifications moléculaires pourraient se manifester par des modifications de la fonction diélectrique des MP. Les déterminants de la longueur d'onde à l'absorbance maximale de bR diffèrent dans leurs forces, sous-jacentes aux altérations de la fonction diélectrique de bR. En conséquence, il est raisonnable d'anticiper que la réponse diélectrique induite par la lumière dans bR dépend de la longueur d'onde de la lumière d'éclairage. La réponse diélectrique de bR à l'intérieur des PM en suspension a été affichée sur la Fig. 1. Comme il ressort de la Fig. 1, il existe trois dispersions étiquetées 1, 2 et 3 décrivant la fonction diélectrique des PM, dans la gamme de fréquences (42 Hz–5 MHz). La dispersion 1 (aux alentours de 1–20 Hz) est affectée à la rotation des fragments de PM en suspension. Les PM peuvent être enroulées ou plates16 selon les circonstances qui régissent l'état des PM. La dispersion 2 (à environ 0,06–0,08 MHz) est attribuée à la rotation des trimères bR ou des monomères bR à l'intérieur des PM. La mobilité des protéines à l'intérieur de la membrane doit avoir une signification biologique compatible avec les fonctions physiologiques in vivo de bR. Quant à la troisième dispersion qui se situe autour de 2–20 MHz, elle est attribuée à la dispersion d'un groupe à l'intérieur des PM ou au chromophore (rétinien) à l'intérieur de bR. De telles affectations sur la figure 1 montrent les première et deuxième dispersions dans des cas normaux ; à savoir. Debye dispersion d'absorption normale, tandis que le troisième dans une dispersion anormale ; à savoir. boîtier d'absorption de résonance. Cependant, les molécules peuvent être considérées comme des systèmes élastiques de charges électriques. Ils peuvent être considérés comme des oscillateurs harmoniques. Lorsque la fréquence d'excitation correspond à la fréquence naturelle de l'oscillateur, la résonance se produit. La courbe caractéristique qui décrit la relation entre la partie réelle de la permittivité diélectrique et la fréquence angulaire (ω) à la résonance est définie dans les études de diélectrique comme une dispersion anormale (comme on le voit à partir de la dispersion 3 sur la Fig. 1).

L'attribution des dispersions diélectriques montrant la ligne d'ajustement à travers les points de données expérimentaux. Dispersion 1 : la rotation de la membrane violette en suspension, dispersion 2 : la rotation du trimère ou du monomère bR à l'intérieur de la membrane violette et dispersion 3 : l'orientation de la rétine ou d'une autre entité à l'intérieur de la bactériorhodopsine.

Les réponses diélectriques des PM contenant du bR dans la gamme de fréquences 42 Hz à 5 MHz en fonction de la longueur d'onde de la lumière d'éclairage dans la gamme 380 à 750 nm ont été mesurées et certaines d'entre elles ont été caractérisées à la Fig. 2. Une observation Il convient de noter dans la présente étude que lors de l'illumination de l'état D avec une lumière dans la plage de (460–470 nm) ou une lumière dans la plage de (630–720 nm), une dispersion diélectrique distincte (dispersion 2) est apparue autour 0,06–0,08 MHz. Cette dispersion distincte a également été trouvée à l'éclairage avec d'autres longueurs d'onde, mais avec des rigidités diélectriques très faibles (par exemple à 490 nm) comme on le voit sur la Fig. 2. Les points de données mesurés de R et C sont ajustés en conséquence à un ou deux dispersions normales (avec le modèle de Cole17) plus un terme supplémentaire pour la dispersion anormale de résonance. L'ajustement de la courbe de R et C a été exécuté simultanément. Comme le montre la figure 1, les droites ajustées traversent les points de données mesurés à la fois de la partie réelle de la permittivité diélectrique et du facteur de dissipation (ou tangente de perte, tan δ). Il convient de noter ici que la ligne d'ajustement est prolongée au-delà des points de données mesurés dans le cas de la dernière dispersion. A partir du processus d'ajustement de la courbe, on a pu obtenir de nombreux paramètres diélectriques appartenant aux trois dispersions. Seule la fréquence de résonance des dispersions a été choisie pour représenter le spectre d'action.

Spectres diélectriques mesurés à des éclairages de lumière bleue et rouge. La figure montre la permittivité relative et la tangente de perte (tan δ) de la membrane violette contenant de la bactériorhodopsine.

Comme on le sait, la fréquence caractéristique d'une dispersion orientationnelle détermine le coefficient de diffusion rotationnelle de l'entité tournée. Un chiffre estimé pour le coefficient de diffusion rotationnelle des PM (Dr) a pu être obtenu. Si l'on considère que le dichroïsme (ou biréfringence) décroît avec un temps de relaxation égal au tiers de celui de la dispersion diélectrique (τ), le coefficient de diffusion rotationnelle peut s'écrire Dr = 1/(2τ). Par conséquent, à partir de la fréquence de résonance de la dispersion 1, on pourrait estimer la valeur du coefficient de diffusion rotationnelle pour les PM en suspension, comme on le voit sur la Fig. 3. Les données de la Fig. 3 sont bien adaptées à la distribution gaussienne à deux bandes ( bandes bleues et rouges); les données de pointes superposées à la courbe ont été exclues de la procédure d'ajustement. Selon l'ajustement gaussien, les bandes de bord bleu et de bord rouge sont respectivement à 410 nm et 620 nm. En ce qui concerne la dispersion 2, le coefficient de diffusion rotationnelle du trimère bR dans PM a pu être déterminé. Cette rotation du trimère est très probablement autour de la normale aux PM18. Le coefficient de diffusion rotationnelle de bR à peu près normal à la membrane a déjà été déterminé comme étant de 0,23 × 104 s−1 à 22 °C pour la membrane apo-brune reconstituée de Halobacterium halobium19, alors qu'il était de 0,23 × 104 s−1 et 1,1 × 105 s -1 pour un rapport protéine : lipide de 1,69 et 0,25, respectivement, à 25 °C pour bR reconstitué dans une vésicule lipidique avec un rapport protéine : lipide différent20. Dans d'autres travaux21, il a été constaté que les valeurs du coefficient de diffusion rotationnelle de bR reconstitué dans le système lipidique se situent dans la plage de 5–10 × 104 s−1. Ces valeurs de coefficient de diffusion rotationnelle sont en comparaison avec une valeur moyenne de 60 × 104 s−1 déterminée dans la présente étude. Il convient de noter que la valeur actuelle correspond à la rotation de bR dans les lipides natifs de PM ; pas dans les membranes reconstituées. Évidemment, le résultat actuel est supérieur d'un ordre de grandeur. Le coefficient de diffusion rotationnelle dépend du carré de la taille de la molécule dans le plan de la membrane. De plus, la viscosité des lipides dans les PM pourrait expliquer les résultats actuels. La viscosité membranaire dépend fortement de la concentration en protéines. Les états d'agrégation de bR dans le système membranaire reconstitué et dans les PM sont assez différents. L'absence de rétine dans la reconstitution de la membrane apo-brune pourrait également expliquer le présent résultat.

Spectre d'action dû au coefficient de diffusion rotationnelle (Dr), en s−1, de la membrane violette en suspension. La ligne continue épaisse passant par les points de données est due à l'ajustement gaussien, tandis que la fine ligne pointillée sert uniquement à guider l'œil pour les pointes superposées à la courbe qui ont été exclues de la procédure d'ajustement de la courbe. Selon l'ajustement gaussien, les bandes de bord bleu et de bord rouge sont respectivement à 410 nm et 620 nm.

La dépendance à la longueur d'onde de la fréquence angulaire de résonance (ωo) appartient à la dispersion diélectrique 3, qui est attribuée à un groupe ou rétinien à l'intérieur de bR, est illustrée à la Fig. 4. De même, les données de la Fig. 4 ont été adaptées à la distribution gaussienne comme sur la Fig. 3. Selon l'ajustement gaussien ici, les bandes de bord bleu et de bord rouge sont respectivement à 450 nm et 630 nm. En conséquence, une valeur moyenne pourrait être attribuée à 430 nm et 625 nm à la position des bandes de bord bleu et de bord rouge, respectivement. Il convient de souligner que l'orientation de la rétine ne peut pas être déterminée par spectroscopie diélectrique. La figure 4 donne, au moins qualitativement, une idée indirecte des changements d'orientation rétinienne. Il est raisonnable que des changements conformationnels de bR ou des rotations de bR soient plus susceptibles d'accompagner la réorientation rétinienne. Il convient de noter que la réorientation du rétinal est limitée, par exemple, à cause des résidus de tryptophane. Il faut considérer que l'existence de résidus de tryptophane volumineux entraîne un éventuel tassement serré des chaînes latérales d'acides aminés autour à la fois de la chaîne polyène et de l'anneau rétinien. Cependant, il a été remarqué qu'il y a un mouvement vers le haut de la rétine qui se manifeste par une augmentation de 2,2° de l'angle du moment de transition rétinienne avec le mouvement de l'hélice (G) vu par la diffraction des rayons X des PM22. Ces mouvements ont été considérés comme une compensation de la fraction protéique, qui sont essentielles en tant que conséquences du processus de photo-isomérisation de la rétine lors de l'absorption de photons lumineux.

Spectre d'action dû à la dispersion de la rétine ou d'une autre entité dans la bactériorhodopsine. Celle-ci est représentée par la pulsation caractéristique de la dispersion en s-1. La ligne continue épaisse est due à l'ajustement gaussien, tandis que la fine ligne pointillée guide l'œil pour les petites pointes superposées à la courbe qui ont été exclues de la même manière de la procédure d'ajustement de la courbe. Selon l'ajustement gaussien ici, les bandes de bord bleu et de bord rouge sont respectivement à 450 nm et 630 nm.

Le spectre d'action (tel qu'illustré à la Fig. 3 et à la Fig. 4) ne suit pas le spectre d'absorption de bR. Cependant, ils reflètent un spectre de différence semblable à des changements entre deux états bR spécifiques. En revanche, le spectre d'action du signal électrique de bR dans les PM s'est avéré suivre en général son spectre d'absorption dans une étude portant sur la mesure du signal de réponse électrique de la protéine11. Cependant, le signal de réponse électrique de la protéine reflète l'activité fonctionnelle de pompage de protons du bR adapté à la lumière, alors que la présente expérience concerne les mesures effectuées dans l'état d'équilibre du bR. Le spectre d'action présenté (comme sur les figures 3 et 4) montre à la place deux bandes continues, l'une au bord bleu (autour de 430 nm) et l'autre au bord rouge (autour de 625 nm) de la bande d'absorption visible de bR, englobant pointe située dans la région vert jaunâtre (environ 570 nm) comme cela ressort de la figure 3 uniquement. Cette figure 3 montre un spectre d'action dû à la rotation des PM en suspension, tandis que la figure 4 montre un spectre d'action qui pourrait refléter la dispersion du rétinal dans bR (ou un autre groupe dans PM). Apparemment, ces spectres d'action portent une certaine corrélation sur les changements conformationnels survenus au cours de la photoréaction bR dans les états monochromatiques adaptés à la lumière ou à l'obscurité.

La rétine en tant qu'unité centrale est une fraction importante dans la sensibilité à la lumière de bR. Il est lié à l'intérieur de bR à Lys216 via une base de Schiff protonée. La partie protéique (autour à la fois de la rétine et de son centre actif) est le déterminant responsable de la longueur d'onde à l'absorption maximale. Cette interaction entre la protéine et le chromophore sous-tend l'essence du contact lipide-protéine (c'est-à-dire sous-tend l'essence de l'existence du réseau cristallin bR dans PM). Il a été montré que le réseau cristallin de bR est important pour la physiologie in vivo de bR23. L'existence de deux états de bR (états de bord bleu et rouge) pourrait être corrélée au réseau de bR. La relation entre l'état d'agrégation de bR et son activité devrait être intéressante, en particulier du point de vue du réseau cristallin. L'état d'agrégation de bR dépend des lipides contenus dans les PM. Le déroulement du contact lipide-protéine conduit très probablement à la rotation des trimères bR dans les PM (ou des monomères bR dans les trimères). Les réorientations dans PM ont été étudiées dans la présente étude diélectrique pour l'état stationnaire de bR, au-delà des détails fins de son photocycle. Les réorientations des trimères ont été observées dans la gamme de fréquences de (0,06 à 0,08 MHz). Une telle plage de fréquence est comparable à la taille du trimère ou du monomère. Il convient de noter que les réorientations dans les PM ont déjà été étudiées, mais au cours du photocycle de bR, en utilisant la spectroscopie de dichroïsme linéaire et discutées en termes de réseau bR trimérique également.

Une observation dans la présente étude est que les rotations dans les PM se modifient aux longueurs d'onde bleue et rouge de la lumière d'éclairage. Cela implique un lien indirect des interactions lipides-protéines avec les déterminants de la longueur d'onde d'absorption de la lumière. Le sous-jacent de ce lien indirect est la composition protéique elle-même trouvée dans la poche rétinienne et autour du centre actif du chromophore. C'est-à-dire que le déterminant de la longueur d'onde d'absorption, d'isomérisation et de rotation de liaison du rétinal peut être déduit de la composition de la protéine. Les lipides sont en contact avec les protéines ; les lipides agissent comme une colle reliant les monomères les uns aux autres, ainsi que les trimères les uns aux autres, formant ainsi un réseau hexagonal bidimensionnel. En conséquence, le lipide serait considéré comme un déterminant indirect de l'isomérisation du rétinien en fonction de sa configuration initiale ; à savoir. all-trans, 13 cis ou toute autre conformation. C'est d'une part. D'autre part, le rétinien a des spécifications qui logent bien sa poche dans la matrice protéique. Comme il est connu de la littérature, la protéine bR catalyse l'isomérisation du rétinal et elle pourrait donc être stéréospécifique. En tant que déterminant crucial de la structure de bR, on peut penser que les lipides participent également à cette stéréospécificité catalysée par les protéines. Conceptuellement, si l'on considère la protéine comme une unité "opérante" et la rétine comme unité "centrale", alors une unité "médiatrice" serait introduite pour joindre ces deux unités. Cette unité « médiatrice » serait attribuée au lipide exclusivement en vertu de son comportement paradoxal, c'est-à-dire alors que le lipide lui-même signifie une importance pour l'existence de trimères bR dans le réseau ; il est également responsable du démontage du réseau bR. Dans la mesure où le monomère bR pompe le proton27,28, le lipide est supposé avoir des actions médiatrices spécifiques dans le réseau bR afin de rendre ces PM hautement organisées dans un état thermodynamiquement favorable. Apparemment, les lipides PM entraînent un lien non local avec la rétine, ou plus strictement avec la poche de rétine, c'est-à-dire son "enveloppe" dans la matrice protéique, où la configuration de la poche peut différer en fonction de la configuration de la rétine. Il a été observé que l'élimination du chromophore altère les interactions lipide-protéine dans l'étude lipide-vésicule29 et entraîne des altérations du réseau cristallin30,31. Même un éclairage avec une lumière continue a provoqué un photoblanchiment32 de bR (c'est-à-dire l'élimination du rétinal là où aucun réactif d'hydrolyse n'a été utilisé). Ces deux observations mettent en lumière le lien non local rétinien-lipidique. Ces points de vue favorisent le concept de médiation lipidique, par exemple, dans la commutation entre deux états bR, par exemple les états assemblés/désassemblés du réseau bR. En conséquence, une corrélation semble exister entre le désassemblage du réseau cristallin bR et les deux bandes continues à la lumière rouge et bleue. Ceci peut être rationalisé dans ce qui suit. Aucun agent solubilisant n'a été utilisé, mais c'est l'action de l'illumination en lumière bleue et rouge qui a entraîné des réorientations des trimères (ou monomères) BR pendant la période d'incubation de bR sous exposition lumineuse. Différentes longueurs d'onde de lumière pourraient entraîner différentes adaptations de la poche rétinienne en ce qui concerne les interactions rétiniennes-protéines. En conséquence, les interactions rétine-protéine pourraient également sous-tendre les interactions indirectes rétine-lipide. Le déroulement concomitant des lipides pourrait conduire à un état de désassemblage réversible des trimères bR.

La teneur en protéines de 75 % et en lipides de 25 % (en poids) dans les PM pourrait être corrélée au coefficient de diffusion rotationnel illustré à la Fig. 3, en ce sens que la teneur en lipides ainsi que l'état de configuration des lipides pourraient contribuer à déterminer la rigidité de la membrane violette. Sur la base de la rigidité de la membrane violette, sa forme et sa géométrie pourraient être déterminées du point de vue du polymorphisme lipidique. En principe, la forme et la géométrie sont des déterminants clés du coefficient de diffusion rotationnelle. Les changements induits par la lumière dans les PM en termes d'interactions lipide-protéine et rétine-protéine pourraient entraîner des variations de la diffusion rotationnelle. Ces variations sont petites, mais deviennent prononcées, comme le montre la figure 3, lors de l'éclairage avec de la lumière bleue et rouge ; très probablement en raison de la rotation des trimères bR à la lumière bleue et rouge.

Comme mentionné ci-dessus, le spectre d'action ne suit pas le spectre d'absorption de l'état B mais il pourrait suivre le spectre d'absorption de deux photoproduits du photocycle. Ces deux photoproduits seraient pertinents pour la rotation du trimère bR et/ou du monomère bR à l'intérieur des PM. Ces photoproduits semblent être pertinents pour : (a) l'état M de bR qui absorbe la lumière à 412 nm par rapport à l'état de bord bleu actuel et (b) l'état O de bR qui absorbe la lumière à 640 nm par rapport au bord rouge actuel État. Comme on le sait, les états M et O sont des intermédiaires du photocycle de l'état adapté à la lumière de bR. Alternativement, on pourrait considérer que ces deux photoproduits (correspondant aux états de bord bleu et rouge) pourraient être liés à d'autres photoproduits absorbant la lumière bleue et absorbant la lumière rouge, respectivement, qui peuvent résulter du photocycle induit de l'état adapté à l'obscurité de bR . La présente étude a d'abord traité d'un échantillon de bR adapté à l'obscurité, qui peut initier le photocycle de bR33 adapté à l'obscurité lors d'un éclairage lumineux. Enfin, l'interprétation ci-dessus n'exclut pas la possibilité de l'effet dit du syndrome de la lumière bleue34,35 ni de l'effet de la lumière rouge. Cependant, la lumière rouge a été impliquée dans l'adaptation à l'obscurité de bR36 ; ce feu rouge37 peut aussi avoir un effet de syndrome. Des études supplémentaires seront évidemment nécessaires pour élucider les détails fins de ces deux états de bR ; les états dits bord bleu et bord rouge.

Toutes les données sont disponibles dans l'article.

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Département de biophysique, Faculté des sciences, Université du Caire, Gizeh, 11757, Égypte

Hamdi IA Mostafa

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L'auteur déclare que toutes les données ont été générées en interne et qu'aucune papeterie n'a été utilisée.

Correspondance à Hamdy IA Mostafa.

L'auteur ne déclare aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Mostafa, HIA Spectre d'action pour les réorientations dans la bactériorhodopsine de la membrane violette en suspension. Sci Rep 13, 7916 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-35121-8

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Reçu : 30 janvier 2023

Accepté : 12 mai 2023

Publié: 16 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-35121-8

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