Proteorhodopsins (PRs)是一类跨膜蛋白，属于 I 型的视紫红质。它是一类光驱动的质子泵， 可能在有机碳源缺乏的情况下有效地利用光能，在生物体或细胞中起到能量供给和平衡的作用,同时为宿主菌在其生长环境中提供竞争优势。本项目以从海洋微生物中分离的Proteorhodopsin（PR）基因，以及其在大肠杆菌中表达的蛋白为材料，构建PR的不同突变体，通过对突变体功能和特性的研究，明确PR中质子转运途经，尤其是找到与质子释放相关的氨基酸残基。同时，应用结晶学和X-光晶体学方法，对PR的三维结构进行研究。本项目对更好地认识这类蛋白的分子结构与质子转运功能的分子机制，更深入了解它们对海洋生态能量平衡中的作用，以及为其未来可能的应用，如发展可能的环保型能源，作为分子开关或资料储存系统等提供理论性依据。

变形菌视紫红质（Proteorhodopsin，PR）是由7个跨膜区组成的用视黄醛作为色素分子的光驱动的质子泵，其编码基因最初是从海洋细菌中分离出来的。为了阐明其质子转运机制，我们克隆和表达了两种变形菌视紫红质基因，纯化了其表达产物，并对这两种变形菌视紫红质进行了结晶，获得了相应的蛋白晶体。我们对这些蛋白晶体进行了X射线的衍射，其中一种蛋白的晶体可以衍射到3.3?。我们收集到了完整的衍射数据，并对数据进行了处理，结果发现PR的晶体属于P21212空间群，晶胞参数分别为a=161.6?, b=168.6?, c=64.7?。并采用分子置换的方法进行结构解析，但是分子置换没有能够解析出其结构。因此我们制备了此蛋白的硒代甲硫氨酸的衍生物，并对其进行了结晶，并且获得了能够衍射到4.0的衍射数据。功能方面，我们构建了质子转运过程中尤其是与质子释放可能相关的氨基酸的突变体，在这些突变中Arg93的突变导致变形菌视紫红质的质子泵功能的完全丧失，同时也导致其光循环的改变，而其它的突变都对其功能的影响不明显。