The effects of a gel network structure on purple membrane (PM) spontaneous stacking are discussed, with particular emphasis on the relationship between the PM periodic pre-structures before gelation. Such peculiar intermembrane pre-structures with a periodic distance of ∼20 nm have recently been found to provide an important key to PM stacking, which is critical for the engineering applications of PM. Here, we investigated how the PM stacking differs depending on the gel network of a poly(vinyl alcohol) gel. On the basis of the results, we propose a plausible interplay between the PM periodic pre-structures and the type of gel network for PM stacking. The results indicate that a porous gel network, in addition to the PM periodic pre-structure in solutions, is necessary for PM stacking in immobilized gel samples.

1.
V. L.
Schramm
,
Annu. Rev. Biochem.
67
,
693
(
1998
) and references therein.
4.
A.
Stapleton
,
M. R.
Noor
,
E. U.
Haq
,
C.
Silien
,
T.
Soulimane
, and
S. A. M.
Tofail
,
J. Appl. Phys.
123
,
124701
(
2018
).
5.
H.
Kase
,
R.
Negishi
,
M.
Arifuku
,
N.
Kiyoyanagi
, and
Y.
Kobayashi
,
J. Appl. Phys.
124
,
064502
(
2018
).
6.
S.
Saeidifard
,
F.
Sohrabi
,
M. H.
Ghazimoradi
,
S. M.
Hamidi
,
S.
Farivar
, and
M. A.
Ansari
,
J. Appl. Phys.
126
,
104701
(
2019
).
7.
Y.
Yokoyama
,
H.
Tanaka
,
S.
Yano
,
H.
Takahashi
,
T.
Kikukawa
,
M.
Sonoyama
, and
K.
Takenaka
,
J. Appl. Phys.
121
,
204701
(
2017
).
8.
M. B.
Jackson
and
J. M.
Sturtevant
,
Biochemistry
17
,
911
(
1978
).
9.
D.
Oesterhelt
and
W.
Stoeckenius
,
Nat. New. Biol.
233
,
149
(
1971
).
10.
R. R.
Birge
,
Annu. Rev. Phys. Chem.
41
,
683
(
1990
) and references therein.
11.
T.
Miyasaka
,
K.
Koyama
, and
I.
Itoh
,
Science
255
,
342
(
1992
).
12.
D.
Rhinow
,
M.
Imhof
,
I.
Chizhik
,
R.-P.
Bauman
, and
N.
Hampp
,
J. Phys. Chem. B
116
,
7455
(
2012
).
13.
M. J.
Ranaghan
,
J. A.
Greco
,
N. L.
Wagner
,
R.
Grewal
,
R.
Rangarajan
,
J. F.
Koscielecki
,
K. J.
Wise
, and
R. R.
Birge
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
6
,
2799
(
2014
).
14.
K.
Inoue
,
M.
del Carmen Marin
,
S.
Tomida
,
R.
Nakamura
,
Y.
Nakajima
,
M.
Olivucci
, and
H.
Kandori
,
Nat. Commun.
10
,
1993
(
2019
).
15.
J. K.
Lanyi
,
Annu. Rev. Physiol.
66
,
665
(
2004
) and references therein.
16.
Y.
Yokoyama
,
M.
Sonoyama
, and
S.
Mitaku
,
Proteins
54
,
442
(
2004
).
17.
Y.
Yokoyama
,
L.
Negishi
,
T.
Kitoh
,
M.
Sonoyama
,
Y.
Asami
, and
S.
Mitaku
,
J. Phys. Chem. B
114
,
15706
(
2010
).
18.
A.
Etoh
,
H.
Itoh
, and
S.
Mitaku
,
J. Phys. Soc. Jpn.
66
,
975
(
1997
).
19.
Y.
Mukai
,
N.
Kamo
, and
S.
Mitaku
,
Protein Eng.
12
,
755
(
1999
).
20.
Z.
Dancsházy
,
Z.
Tokaji
, and
A.
Dér
,
FEBS Lett.
450
,
154
(
1999
).
21.
Y.
Yokoyama
,
M.
Sonoyama
, and
S.
Mitaku
,
J. Biochem.
131
,
785
(
2002
).
22.
T.
Sasaki
,
M.
Sonoyama
,
M.
Demura
, and
S.
Mitaku
,
Photochem. Photobiol.
81
,
1131
(
2005
).
23.
Y.
Yokoyama
,
M.
Sonoyama
,
T.
Nakano
, and
S.
Mitaku
,
J. Biochem.
142
,
325
(
2007
).
24.
M.
Sonoyama
,
T.
Kikukawa
,
Y.
Yokoyama
,
M.
Demura
,
N.
Kamo
, and
S.
Mitaku
,
Chem. Lett.
38
,
1134
(
2009
).
25.
M.
Sonoyama
,
M.
Fukumoto
, and
Y.
Kuwabata
,
Chem. Lett.
39
,
876
(
2010
).
26.
Y.
Yokoyama
,
M.
Sonoyama
, and
S.
Mitaku
,
Photochem. Photobiol.
86
,
297
(
2010
).
27.
M. P.
Heyn
,
R. J.
Cherry
, and
N. A.
Dencher
,
Biochemistry
20
,
840
(
1981
).
28.
G.
Váró
and
J. K.
Lanyi
,
Biophys. J.
59
,
313
(
1991
).
29.
F.
Yokoyama
,
I.
Masada
,
K.
Shimamura
,
T.
Ikawa
, and
K.
Monobe
,
Colloid Polym. Sci.
264
,
595
(
1986
).
30.
N. A.
Peppas
and
S. R.
Stauffer
,
J. Control. Release
16
,
305
(
1991
).
31.
T.
Hatakeyama
,
J.
Uno
,
C.
Yamada
,
A.
Kishi
, and
H.
Hatakeyama
,
Thermochim. Acta
431
,
144
(
2005
).
32.
R.
Charlionet
,
L.
Levasseur
, and
J.-J.
Malandain
,
Electrophoresis
17
,
58
(
1996
).
33.
G.
Váró
,
Acta Biol. Acad. Sci. Hung.
32
,
301
(
1981
).
34.
A.
Dér
,
R.
Tóth-Boconádi
,
L.
Keszthelyi
,
H.
Kramer
, and
W.
Stoecknius
,
FEBS Lett.
377
,
419
(
1995
).
35.
D. D.
Muccio
and
J. Y.
Cassim
,
Biophys. J.
26
,
427
(
1979
).
36.
M.
Lefort-Tran
,
M.
Pouphile
,
B.
Arrio
,
G.
Johannin
,
P.
Volfin
, and
L.
Packer
,
Ion Interactions in Energy Transfer Biomembranes
(
Springer
,
Boston
,
MA
,
1986
), p.
173
.
37.
S.-H.
Hyon
,
W.-I.
Cha
, and
Y.
Ikada
,
Polym. Bull.
22
,
119
(
1989
).
38.
H.
Hoshino
,
S.
Okada
,
H.
Urakawa
, and
K.
Kajiwara
,
Polym. Bull.
37
,
237
(
1996
).
39.
T.
Kanaya
,
N.
Takahashi
,
H.
Takeshita
,
M.
Ohkura
,
K.
Nishida
, and
K.
Kaji
,
Polym. J.
44
,
83
(
2012
).
40.
Y.
An
,
T.
Koyama
,
K.
Hanabusa
,
H.
Shirai
,
J.
Ikeda
,
H.
Yoneno
, and
T.
Itoh
,
Polymer
36
,
2297
(
1995
).
41.
E. K.
Dimitriadis
,
F.
Horkay
,
J.
Maresca
,
B.
Kachar
, and
R. S.
Chadwick
,
Biophys. J.
82
,
2798
(
2002
).
42.
D.
Oesterhelt
and
W.
Stoeckenius
,
Methods Enzymol.
31
,
667
(
1974
).
43.
M.
Rehorek
and
M. P.
Heyn
,
Biochemistry
18
,
4977
(
1979
).
44.
T.
Kikukawa
,
T.
Araiso
,
T.
Shimozawa
,
K.
Mukasa
, and
N.
Kamo
,
Biophys. J.
73
,
357
(
1997
).
45.
M.
Yoshino
,
T.
Kikukawa
,
H.
Takahashi
,
T.
Takagi
,
Y.
Yokoyama
,
H.
Amii
,
T.
Baba
,
T.
Kanamori
, and
M.
Sonoyama
,
J. Phys. Chem. B
117
,
5422
(
2013
).
46.
H.
Takagi
,
N.
Igarashi
,
T.
Mori
,
S.
Saijo
,
H.
Ohta
,
Y.
Nagatani
,
T.
Kosuge
, and
N.
Shimizu
,
AIP Conf. Proc.
1741
,
030018
(
2016
).
47.
A. P.
Hammersley
,
S. O.
Svenson
,
M.
Hanfland
,
A. N.
Fitch
, and
D.
Hausermann
,
High Press. Res.
14
,
235
(
1996
).
48.
M. P.
Heyn
,
P.-J.
Bauer
, and
N. A.
Dencher
,
Biochem. Biophys. Res. Commun.
67
,
897
(
1975
).
49.
T. G.
Ebrey
,
B.
Becher
,
B.
Mao
, and
P.
Kilbride
,
J. Mol. Biol.
112
,
377
(
1977
).
50.
S.
Patachia
,
C.
Florea
,
C.
Friedrich
, and
Y.
Thomann
,
Express Polym. Lett.
3
,
320
(
2009
).
51.
D. D.
Muccio
and
J. Y.
Cassim
,
J. Mol. Biol.
135
,
595
(
1979
).
52.
P. L.
Ahl
and
R. A.
Cone
,
Biophys. J.
45
,
1039
(
1984
).
53.
T.
Uruga
,
T.
Hamanaka
,
R.
Wakabayashi
, and
Y.
Amemiya
,
J. Biochem.
108
,
938
(
1990
).
54.
T.
Konishi
and
L.
Packer
,
Biochem. Biophys. Res. Commun.
72
,
1437
(
1976
).
You do not currently have access to this content.