Практическое значение проблемы, ее применения

Участие бактериородопсина в энергетическом сопряжении изящно продемонстрировали Рэкер и Стокениус. В одних протеолипосомах они объединили, кажется, несовместимое: бактериородопсин бактерий, АТФсинтетазу митохондрий и фосфолнпиды растений. И, тем не менее, образовался дружный ансамбль, способный синтезировать АТФ при включении света. С точки зрения сторонников «химического сопряжения», комбинация немыслимая, но вполне возможная с точки зрения сторонников хемиосмотических представлений, согласно которым синтез АТФ запускается электричеством, каково бы ни было его происхождение. Это и подтвердилось в эксперименте. Так что же: бактериородопсин — еще один белковый генератор электрического тока?

Решение проблемы прямых вольтметрических измерений мембранного электричества оказалось неожиданно простым: плоская мембрана инкрустировалась белком протеолипосом, которые связывались с ней с помощью кальция или других катионов. Включение света — и перо самописца, соединенного с вольтметром, рисует кривую генерации разности электрических потенциалов на плоской мембране. Очередной щелчок выключателя — и потенциал, рассеиваясь, исчезает. Сомнений нет, бактериородопсин работает как генератор электрического тока.

Высокая стабильность бактериородопсина (он не теряет своей активности при нагревании до 100° и хранится в холодильнике месяцами — вот уж действительно «не боится ни жары и ни холода») давала надежду на его прямое встраивание в плоскую фосфолипидную мембрану без помощи протеолипосом. С ним можно манипулировать как угодно долго. И еще одно удобство работы с этим замечательным белком — свет в качестве источника энергии.

В самом деле, плоская искусственная мембрана — создание нежное и боится малейших колебаний окружающей среды. Добавление в среду веществ превращается в целую проблему. Мембрана безжалостно рвется, зачеркивая тем самым усилия многих часов работы. Свет — совсем другое дело. С ним можно экспериментировать без особого риска.

Совокупность всех этих достоинств и позволила Л. А. Драчеву и его сотрудникам в лаборатории В. П. Скулачева в относительно короткое время подобрать условия, при которых бактериородопсин непосредственно вкраивался в плоскую мембрану и работал как светозависимый генератор электрического тока. Так удалось показать, что кроме бактериородопсина молекулярными генераторами электричества являются цитохромоксидаза и трансгидрогеназа митохондрий. Генератором оказалась и АТФсинтетаза, если ее заставить работать в обратном режиме, не на синтез, а на гидролиз АТФ.