微生物视紫红质蛋白是一类嵌入细胞膜的七次跨膜蛋白，其功能是在利用光能实现质子的跨膜运输或实现调控相关蛋白的表达。其关键功能要素是在其第七个跨膜螺旋上存在一个共价修饰的视黄醛分子。本次报告中，我将介绍利用固体核磁共振表征视紫红质Leptosphaeria rhodopsin（LR）结构与功能研究的进展。LR是一种光驱动质子泵，在光遗传学领域有重要的应用。基于可见光激发实验，LR分子所结合的视黄醛分子发生顺反异构，形成一系列中间体，并实现跨膜转运质子。关键氨基酸残基Ｄ１５０突变为E１５０后，这一光学性质被阻断。我们利用固体核磁共振技术，完成了膜环境中LR的结构表征，并揭示了LR利用光能传递质子的机理。通过光照条件下的H/D交换实验，发现LR蛋白存在一个极性的亲水口袋。其中视黄醛与蛋白形成的席夫碱基中的活泼氢与溶剂水存在化学交换现象。这一动态过程是质子跨膜运输的关键步骤。此外，通过单位点突变设计，证明了质子跨膜运输通道上的关键D150氨基酸残基，对视黄醛结合位点区域形成了远程的结构调控，进一步阐明了质子跨膜运输的机理。此课题的研究方法具有普适性，可以应用于其他膜蛋白和生物大分子的研究中。

Biography

王申林，华东理工大学，教授，博士生导师。2008年于佛罗伦萨大学（意大利）获得理学博士学位，2009-2013年于圭尔夫大学（加拿大）做博士后研究，2013年至北京大学任研究员，2021年任职华东理工大学。王申林历任生物物理学会生物磁共振专业委员会秘书长，已连续四届作为北京分析测试学术报告会暨展览会磁共振分会负责人。已主持国家自然科学基金委面上项目3项、主持基金委重大研究计划培育项目1项，参与科技部“蛋白质机器与生命过程调控”重点专项1项，主持上海市基因和细胞治疗专项项目1项。王申林主要从事生物核磁共振方向的研究，建立了一系列基于15N,13C-稳定同位素标记生物大分子的方法，并基于标记蛋白建立了系统的膜蛋白结构分析、抗原-抗体互作生物分子互作、抗菌肽机理、核酸结构和功能表征的原创性方法。在Nature Methods、Journal of the American Chemical Society、Journal of Biological Chemistry等杂志发表SCI收录学术论文50余篇，授权中国发明专利11项，授权美国发明专利1项；另有11项中国专利和1项PCT专利公开。