Fykoerytrin
| Fykoerytrin, alfa/beta- | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| kedjeidentifierare | |||||||||
| Symbol | Phycoerythr_ab | ||||||||
| Pfam | PF02972 | ||||||||
| InterPro | IPR004228 | ||||||||
| SCOP2 | 1qgw / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Fykoerytrin ( PE ) är ett rött protein- pigmentkomplex från familjen ljusskördande fykobiliprotein , som finns i cyanobakterier, röda alger och kryptofyter , som är ett tillbehör till de viktigaste klorofyllpigmenten som ansvarar för fotosyntesen . Det röda pigmentet beror på protesgruppen fykoerytrobilin, vilket ger phycoerythrin dess röda färg.
Liksom alla phycobiliproteins, är det sammansatt av en proteindel som binder kovalent kromoforer som kallas phycobilins . I fykoerytrinfamiljen är de mest kända fykobilinerna: fykoerytrobilin , den typiska fykoerytrinacceptorkromoforen. Phycoerythrobilin är en linjär tetrapyrrolmolekyl som finns i cyanobakterier, röda alger och kryptomonader. Tillsammans med andra biliner som phycocyanobilin fungerar det som ett ljusskördande pigment i de fotosyntetiska ljusskördande strukturerna hos cyanobakterier som kallas phycobilisomes. Fykoerytriner är sammansatta av (αβ) monomerer, vanligtvis organiserade i en skivformad trimer (αβ) 3 eller hexamer (αβ) 6 (den andra är den funktionella enheten för antennstavarna ). Dessa typiska komplex innehåller också en tredje typ av subenhet, y-kedjan.
Fykobilisomer
Phycobiliproteins är en del av enorma ljusskördande antennproteinkomplex som kallas phycobilisomes . Hos röda alger är de förankrade vid stromasidan av tylakoidmembranen hos kloroplaster , medan fykobilisomer i kryptofyter reduceras och (fykobiliprotein 545 PE545-molekyler här) är tätt packade inuti tylakoidernas lumen.
Phycobiliproteins har många praktiska tillämpningar på dem, inklusive imperativa egenskaper som leverskyddande, antioxidanter, antiinflammatorisk och anti-åldrande aktivitet hos PBP gör att de kan användas i livsmedels-, kosmetika-, läkemedels- och biomedicinska industrier. PBP har också noterats för att visa gynnsam effekt vid behandling av vissa sjukdomar som Alzheimer och cancer.
Fykoerytrin är ett tillbehörspigment till de viktigaste klorofyllpigmenten som ansvarar för fotosyntesen . Ljusenergin fångas upp av fykoerytrin och förs sedan vidare till reaktionscentrumets klorofyllpar, för det mesta via fykobiliproteinerna phycocyanin och allophycocyanin .
Strukturella egenskaper
Fykoerytriner förutom fykoerytrin 545 (PE545) är sammansatta av (αβ) monomerer sammansatta till skivformade (αβ) 6 hexamerer eller (αβ) 3 trimerer med 32 eller 3 symmetri och omslutande central kanal. I phycobilisomes (PBS) innehåller varje trimer eller hexamer minst ett länkprotein beläget i central kanal. B-fykoerytrin (B-PE) och R-fykoerytrin (R-PE) från röda alger har förutom α- och β-kedjor en tredje, y-subenhet som bidrar med både länk- och ljusskördande funktioner, eftersom den bär kromoforer.
2−4 .
R-fykoerytrin produceras främst av röda alger. Proteinet består av minst tre olika subenheter och varierar beroende på vilken art av alger som producerar det. Subenhetsstrukturen för den vanligaste R-PE är (αβ) 6 γ. α-subenheten har två fykoerytrobiliner (PEB), β-subenheten har 2 eller 3 PEB och en phycourobilin (PUB), medan de olika gammasubenheterna rapporteras ha 3 PEB och 2 PUB (γ 1 ) eller 1 eller 2 PEB och 1 PUB (y2 ) . Molekylvikten för R-PE är 250 000 Dalton.
Kristallstrukturer tillgängliga i proteindatabanken innehåller i en (αβ) 2 eller (αβγ) 2 asymmetrisk enhet av olika fykoerytriner:
|
Kromofor eller annan icke-proteinmolekyl |
Fykoerytrin | Kedja | |||
|---|---|---|---|---|---|
| PE545 | B-PE | R-PE | andra typer | ||
| Bilins | 8 | 10 | 10 | 10 | α och β |
| - Phycoerythrobilin (PEB) | 6 | 10 | 0 eller 8 | 8 |
β (PE545) eller α och β |
| - 15,16-dihydro biliverdin (DBV) | 2 | — | — | — | α (-3 och -2) |
| - Phycocyanobilin (CYC) | — | — | 8 eller 7 eller 0 | — | α och β |
| - Biliverdine IX alfa (BLA) | — | — | 0 eller 1 | — | α |
| - Phycourobilin (PUB) | — | — | 2 | 2 | β |
| 5-hydroxylysin (LYZ) | 1 eller 2 | — | — | — |
α (-3 eller -3 och -2) |
| N-metylasparagin (MEN) | 2 | 2 | 0 eller 2 | 2 | β |
| Sulfatjon SO 4 2− (SO4) | — | 5 eller 1 | 0 eller 2 | — | α eller α och β |
| Kloridjon Cl − (CL) | 1 | — | — | — | β |
| Magnesiumjon Mg 2+ (MG) | 2 | — | — | — | a-3 och p |
| inspekterade PDB-filer |
1XG0 1XF6 1QGW |
3V57 3V58 |
1EYX 1LIA 1B8D |
2VJH | |
Den antagna biologiska molekylen av fykoerytrin 545 (PE545) är (αβ) 2 eller snarare (α 3 β) (α 2 β) . Siffrorna 2 och 3 efter α-bokstäverna i den andra formeln är en del av kedjenamnen här, inte deras antal. Synonymen kryptofytan namn på α 3 kedjan är α 1 kedja.
Den största samlingen av B-fykoerytrin (B-PE) är (αβ) 3 -trimer. Preparat från rödalger ger dock även (αβ) 6 hexamer. När det gäller R-fykoerytrin (R-PE) är den största antagna biologiska molekylen här (αβγ) 6 , (αβγ) 3 (αβ) 3 eller (αβ) 6 beroende på publicering, för andra fykoerytrintyper (αβ) 6 . Dessa γ-kedjor från proteindatabanken är mycket små och består endast av tre eller sex igenkännbara aminosyror, medan den som beskrivs i början av detta avsnitt är stor (till exempel 277 aminosyror lång 33 kDa i fallet med γ 33 från rödalg Aglaothamnion neglectum ). Detta beror på att elektrontätheten för gamma-polypeptiden för det mesta beräknas genom dess trefaldiga kristallografiska symmetri och endast ett fåtal aminosyror kan modelleras.
För (αβγ) 6 , (αβ) 6 eller (αβγ) 3 (αβ) 3 bör värdena från tabellen enkelt multipliceras med 3, (αβ) 3 innehåller mellanliggande antal icke-proteinmolekyler. (denna icke-sequitur måste korrigeras)
I fykoerytrin PE545 ovan binder en α-kedja (-2 eller -3) en molekyl av billin, i andra exempel binder den två molekyler. β-kedjan binder alltid till tre molekyler. Den lilla y-kedjan binder till ingen.
Två molekyler av N -metylasparagin är bundna till β-kedjan, en 5-hydroxylysin till α (-3 eller -2), en Mg 2+ till α-3 och β, en Cl − till β, 1–2 molekyler av SO 2−4
. till α eller β
Nedan är provets kristallstruktur av R-fykoerytrin från Protein Data Bank :
Spektrala egenskaper
Absorptionstoppar i det synliga ljusspektrumet mäts vid 495 och 545/566 nm, beroende på de bundna kromoforerna och den aktuella organismen. En stark emissionstopp finns vid 575 ± 10 nm. (fykoerytrin absorberar något blågrönt/gulaktigt ljus och avger något orangegult ljus.)
| Fast egendom | Värde |
|---|---|
| Absorption maximalt | 565 nm |
| Ytterligare absorptionstopp | 498 nm |
| Utsläpp maximalt | 573 nm |
| Extinktionskoefficient ( ε ) | 1,96 × 10 6 M −1 cm −1 |
| Quantum Yield (QY) | 0,84 |
| Ljusstyrka ( ε × QY) | 1,65 × 10 6 M −1 cm −1 |
PEB- och DBV-biliner i PE545 absorberar också i det gröna spektralområdet, med maxima vid 545 respektive 569 nm. Det maximala fluorescensemissionen är vid 580 nm.
R-Phycoerytrin variationer
Som nämnts ovan kan phycoerythrin hittas i en mängd olika algarter. Som sådan kan det finnas variation i effektiviteten av absorbans och emission av ljus som krävs för att underlätta fotosyntesen. Detta kan vara ett resultat av djupet i vattenpelaren som en specifik alg typiskt vistas och ett därav följande behov av större eller mindre effektivitet hos tillbehörspigmenten.
Med framsteg inom avbildnings- och detektionsteknologi som kan undvika snabb fotoblekning, har proteinfluoroforer blivit ett livskraftigt och kraftfullt verktyg för forskare inom områden som mikroskopi, mikroarrayanalys och Western blotting. Mot bakgrund av detta kan det vara fördelaktigt för forskare att screena dessa variabla R-fykoerytriner för att avgöra vilken som är mest lämplig för deras specifika tillämpning. Även en liten ökning av fluorescerande effektivitet kan minska bakgrundsbrus och sänka frekvensen av falsknegativa resultat.
Praktiska tillämpningar
R-Phycoerythrin (även känd som PE eller R-PE) är användbar i laboratoriet som en fluorescensbaserad indikator för närvaron av cyanobakterier och för märkning av antikroppar , oftast för flödescytometri . Den används också i mikroarrayanalyser, ELISA och andra applikationer som kräver hög känslighet men inte fotostabilitet. Dess användning är begränsad i immunfluorescensmikroskopi på grund av dess snabba fotoblekningsegenskaper . Det finns även andra typer av fykoerytriner, såsom B-fykoerytrin, som har lite olika spektrala egenskaper. B-Phycoerythrin absorberas kraftigt vid ca 545 nm (något gulgrönt) och emitterar kraftigt vid 572 nm (gult) istället och skulle kunna passa bättre för vissa instrument. B-fykoerytrin kan också vara mindre "klibbigt" än R-fykoerytrin och bidrar mindre till bakgrundssignalen på grund av ospecifik bindning i vissa tillämpningar. [ Redigering behövs ] Emellertid är R-PE mycket vanligare tillgängligt som ett antikroppskonjugat. Fykoerytrin (PE, λA max = 540-570 nm; λF max = 575-590 nm)
R-Phycoerythrin och B-phycoerythrin är bland de ljusaste fluorescerande färgämnena som någonsin identifierats.
externa länkar
- Phycoerythrin vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)