Aproximaciones de bioquímica clásica al estudio de la relación entre la estructura y la función de la rodopsina Y / Approaches to the study of classical biochemistry of the relationship between structure and function of the rhodopsin

La proteína fotorreceptora rodopsina (R) fue extraída de los segmentos externos de los bastoncillos de retinas bovinas con el detergente n-dodecil β-D-maltósido (DM) y purificada a homogeneidad mediante cromatografía de afinidad. El entrecruzamiento químico de la R y de la rodopsina fotoactivada (R*) con los agentes bifuncionales sulfo-succinimidilo 4-(N-maleimidometilo) ciclohexano-1-carboxilato (sulfo-SMCC) o m-maleimidobenzoilo-N-hidroxisuccinimido ester, sugirieron la naturaleza oligomérica de la proteína fotorreceptora. La caracterización de los parámetros hidrodinámicos de la R y la R* en presencia de 0.1% DM, mediante cromatografía de exclusión molecular y sedimentación sobre gradientes de sacarosa, permitió estimar los tamaños de los complejos R:DM y R*: DM. Los resultados concuerdan con una estructura cuaternaria dimérica tanto para la R como para la R*. La R entrecruzada con sulfo-SMCC, en presencia de luz, fue estabilizada en un fotointermediario que absorbió a ~ 470 nm. Experimentos de proteólisis con termolísina sobre los dímeros nativos de R y sobre los monómeros de R generados por medio del uso de altas concentraciones de DM, complementados con estudios de modelaje basados en la estructura cristalina reportada de la proteína, sugirieron que el reactivo sulfo-SMCC generó un entrecruzamiento intramolecular entre la Cys140 y la Lys248 de la R, el cual posiblemente es el responsable de la incapacidad de la proteína de sufrir el cambio conformacional requerido para llegar a su estado fotoactivado.

Identification of functionally important acidic residues in transducin by group-specific labeling

Transducin (T), a GTP-binding protein involved in phototransduction of rod photoreceptor cells, is a heterotrimer arranged as two units, the alpha-subunit (T alpha) and the beta gamma-complex (T beta gamma). The role of the carboxyl groups in T was evaluated by labeling with N,N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCCD) and 1-ethyl 3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC). Only a minor effect on the binding of beta, gamma-imido guanosine 5'-triphosphate (GMPpNp) to T was observed in the presence of the hydrophobic carbodiimide, DCCD. Similarly, the GMPpNp binding activity of the reconstituted holoenzyme was not significantly affected when T alpha was combined with DCCD-treated T beta gamma. However, the binding of guanine nucleotides to the reconstituted T was approximately 50 per cent inhibited when DCCD-labeled T alpha was incubated with T beta gamma. In contrast, treatment of T with the hydrophilic carbodiimide, EDC, completely impaired its GMPpNp-binding ability. EDC-modified T was incapable of interacting with illuminated rhodopsin, as determined by sedimentation experiments. However, rhodopsin only partially protected against the inactivation of T. Additionally, analyses of trypsin digestion patterns showed that fluoroaluminate was not capable of activating the EDC-labeled T sample. The function of the reconstituted holoenzyme was also disrupted when EDC-modified T alpha was combined with T beta gamma, and when EDC-treated T beta gamma was incubated with T alpha.