Phycoerythrin - Phycoerythrin
| Phycoerythrin, alfa / beta-kjede | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikatorer | |||||||||
| Symbol | Phycoerythr_ab | ||||||||
| Pfam | PF02972 | ||||||||
| InterPro | IPR004228 | ||||||||
| SCOP2 | 1qgw / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Phycoerythrin ( PE ) er et rødt protein- pigmentkompleks fra den lyshøstende phycobiliprotein- familien, tilstede i røde alger og kryptofytter , tilbehør til de viktigste klorofyllpigmentene som er ansvarlige for fotosyntese .
Som alle phycobiliproteiner, er den sammensatt av en proteindel som kovalent binder kromoforer kalt phycobilins . I phycoerythrin-familien er de mest kjente phycobilins: phycoerythrobilin , den typiske phycoerythrin-akseptor kromoforen, og noen ganger phycourobilin . Fykoerytriner er sammensatt av (αβ) monomerer, vanligvis organisert i en skiveformet trimer (αβ) 3 eller heksamer (αβ) 6 (den andre er den funksjonelle enheten til antennestengene ). Disse typiske kompleksene inneholder også en tredje type underenhet, y-kjeden.
Phycobilisomes
Fycobiliproteiner er en del av store proteinkomplekser for lyshøsting av antenner kalt phycobilisomes . I røde alger de er forankret til stromal side av thylakoid membraner av kloroplaster , mens i cryptophytes phycobilisomes reduseres og (phycobiliprotein 545 PE545 molekyler her) er tett pakket inne i lumen av thylakoides.
Phycoerythrin er et tilbehørspigment til de viktigste klorofyllpigmentene som er ansvarlige for fotosyntese . Lysenergien fanges opp av phycoerythrin og overføres deretter til reaksjonssenteret klorofyllpar, mesteparten av tiden via phycobiliproteins phycocyanin og allophycocyanin .
Strukturelle egenskaper
Phycoerythrins unntatt phycoerythrin 545 (PE545) er sammensatt av (αβ) monomerer samlet i skiveformede (αβ) 6 heksamerer eller (αβ) 3 trimere med 32 eller 3 symmetri og omslutter sentral kanal. I phycobilisomes (PBS) inneholder hver trimer eller heksamer minst ett linkerprotein plassert i sentral kanal. B-phycoerythrin (B-PE) og R-phycoerythrin (R-PE) fra rødalger i tillegg til α- og β-kjeder har en tredje γ-underenhet som bidrar både til linker- og lyshøstingsfunksjoner, fordi den bærer kromoforer.
R-phycoerythrin produseres overveiende av rødalger. Proteinet består av minst tre forskjellige underenheter og varierer avhengig av arten av alger som produserer det. Underenhetsstrukturen til den vanligste R-PE er (αβ) 6 γ. Α-underenheten har to phycoerythrobilins (PEB), β-underenheten har 2 eller 3 PEB og en phycourobilin (PUB), mens de forskjellige gamma-underenhetene er rapportert å ha 3 PEB og 2 PUB (γ 1 ) eller 1 eller 2 PEB og 1 PUB (γ 2 ). Molekylvekten til R-PE er 250 000 Dalton.
Krystallstrukturer som er tilgjengelige i Protein Data Bank inneholder i en (αβ) 2 eller (αβγ) 2 asymmetrisk enhet av forskjellige phycoerythrins:
|
Chromophore eller andre ikke-proteinmolekyler |
Phycoerythrin | Kjede | |||
|---|---|---|---|---|---|
| PE545 | B-PE | R-PE | andre typer | ||
| Bilins | 8 | 10 | 10 | 10 | α og β |
| - Phycoerythrobilin (PEB) | 6 | 10 | 0 eller 8 | 8 | β (PE545) eller α og β |
| - 15,16-dihydro biliverdin (DBV) | 2 | - | - | - | α (-3 og -2) |
| - Phycocyanobilin (CYC) | - | - | 8 eller 7 eller 0 | - | α og β |
| - Biliverdine IX alpha (BLA) | - | - | 0 eller 1 | - | α |
| - Phycourobilin (PUB) | - | - | 2 | 2 | β |
| 5-hydroksylysin (LYZ) | 1 eller 2 | - | - | - | α (-3 eller -3 og -2) |
| N-metyl asparagin (MEN) | 2 | 2 | 0 eller 2 | 2 | β |
| Sulfationer SO 4 2- (SO4) | - | 5 eller 1 | 0 eller 2 | - | α eller α og β |
| Kloridion Cl - (CL) | 1 | - | - | - | β |
| Magnesiumion Mg 2+ (MG) | 2 | - | - | - | α-3 og β |
| inspiserte PDB-filer | 1XG0 1XF6 1QGW |
3V57 3V58 |
1EYX 1LIA 1B8D |
2VJH | |
Det antatte biologiske molekylet av phycoerythrin 545 (PE545) er (αβ) 2 eller rettere sagt (α 3 β) (α 2 β) . Tallene 2 og 3 etter α-bokstavene i andre formel er en del av kjedenavn her, ikke deres teller. Synonymet cryptophytan navnet på α 3 kjede er α 1 kjede.
Den største samlingen av B-phycoerythrin (B-PE) er (αβ) 3- trimer. Imidlertid gir preparater fra røde alger også (αβ) 6 heksamer. I tilfelle R-phycoerythrin (R-PE) er det største antatte biologiske molekylet her (αβγ) 6 , (αβγ) 3 (αβ) 3 eller (αβ) 6 avhengig av publisering, for andre phycoerythrin-typer (αβ) 6 . Disse γ-kjedene fra Protein Data Bank er veldig små og består bare av tre eller seks gjenkjennelige aminosyrer, mens beskrevet i begynnelsen av dette avsnittet er linker γ-kjeden stor (for eksempel 277 aminosyrer lange 33 kDa i tilfelle av γ 33 fra rødalger Aglaothamnion neglectum ). Dette er fordi gamma-polypeptidets elektrontetthet for det meste beregnes med sin tredelte krystallografiske symmetri, og bare noen få aminosyrer kan modelleres.
For (αβγ) 6 , (αβ) 6 eller (αβγ) 3 (αβ) 3 skal verdiene fra tabellen ganske enkelt multipliseres med 3, (αβ) 3 inneholder mellomliggende antall ikke-proteinmolekyler. (denne ikke-sequitur må korrigeres)
I phycoerythrin PE545 ovenfor binder en a-kjede (-2 eller -3) ett molekyl billin, i andre eksempler binder det to molekyler. Β-kjeden binder seg alltid til tre molekyler. Den lille γ-kjeden binder seg til ingen.
To molekyler av N-metylasparagin er bundet til β-kjeden, en 5-hydroksylysin til α (-3 eller -2), en Mg 2+ til α-3 og β, en Cl - til β, 1-2 molekyler av SO 4 2− til α eller β.
Nedenfor ser du krystallstruktur av R-phycoerythrin fra Protein Data Bank :
Spektrale egenskaper
Absorpsjonstopper i det synlige lysspekteret måles ved 495 og 545/566 nm, avhengig av bundet kromofor og organisme som er ansett. En sterk utslippstopp eksisterer ved 575 ± 10 nm. ( dvs. phycoerythrin absorberer litt blågrønt / gulaktig lys og avgir litt oransje-gult lys.)
| Eiendom | Verdi |
|---|---|
| Absorpsjon maksimalt | 565 nm |
| Ekstra absorpsjonstopp | 498 nm |
| Utslipp maksimalt | 573 nm |
| Ekstinksjonskoeffisient (ε) | 1,96 x 10 6 M -1 cm -1 |
| Kvanteutbytte (QY) | 0,84 |
| Lysstyrke (ε x QY) | 1,65 x 10 6 M -1 cm -1 |
PEB og DBV bilins i PE545 absorberer også i det grønne spektralområdet, med maksimum ved henholdsvis 545 og 569 nm. Fluorescensutslippets maksimum er 580 nm.
R-phycoerythrin variasjoner
Som nevnt ovenfor kan phycoerythrin finnes i en rekke alger. Som sådan kan det være variasjon i effektiviteten av absorbans og utslipp av lys som kreves for å lette fotosyntese. Dette kan være et resultat av dybden i vannsøylen som en spesifikk alge vanligvis ligger og et påfølgende behov for større eller mindre effektivitet av tilbehørspigmentene.
Med fremskritt innen bildebehandling og deteksjonsteknologi som kan unngå rask fotobleking, har proteinfluoroforer blitt et levedyktig og kraftig verktøy for forskere innen felt som mikroskopi, mikroarrayanalyse og Western blotting. I lys av dette kan det være gunstig for forskere å skjerme disse variable R-phycoerythrins for å bestemme hvilken som er best egnet for deres spesielle anvendelse. Selv en liten økning i fluorescerende effektivitet kan redusere bakgrunnsstøy og senke frekvensen av falske negative resultater.
Praktiske applikasjoner
R-phycoerythrin (også kjent som PE eller R-PE) er nyttig i laboratoriet som en fluorescensbasert indikator for tilstedeværelse av cyanobakterier og for merking av antistoffer , ofte for flowcytometri . Dens bruk er begrenset i immunfluorescensmikroskopi på grunn av dens raske fotoblekningsegenskaper . Det finnes også andre typer phycoerythrins, som B-Phycoerythrin, som har litt forskjellige spektrale egenskaper. B-phycoerythrin absorberer sterkt ved ca. 545 nm (litt gulgrønn) og avgir sterkt ved 572 nm (gul) i stedet og kan være bedre egnet for noen instrumenter. B-Phycoerythrin kan også være mindre "klebrig" enn R-Phycoerythrin og bidrar mindre til bakgrunnssignal på grunn av ikke-spesifikk binding i visse applikasjoner. Imidlertid er R-PE mye mer tilgjengelig som et antistoffkonjugat.
R-Phycoerythrin og B-Phycoerythrin er blant de lyseste fluorescerende fargestoffene som noensinne er identifisert.
Referanser
Eksterne linker
- Phycoerythrin ved US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)