Proteorodopsiini

Proteorodopsiini  on fotoaktiivinen verkkokalvoa sisältävä proteiini, jota löytyy meren planktonbakteereista, arkeista ja dinoflagellaateista [1] [2] [3] [4] . Kuten sen homologi  , bakteerirodopsiini , joka löydettiin arkeista , se on transmembraaninen proteiini , joka on kovalenttisesti sitoutunut verkkokalvoon. Se toimii valosta riippuvaisena protonipumppuna . Useilla tämän perheen jäsenillä (yli 800 proteiinia) uskotaan olevan sensorisia toimintoja. Tämän perheen edustajat eroavat toisistaan ​​​​absorptiospektreissään [5] [6] [7] [8] .

Historia

Proteorodopsiini löydettiin vuonna 2000 [1] . Sitä on löydetty useiden viljelemättömien merellisten γ-proteobakteerilajien genomeista, jotka elävät itäisellä Tyynellämerellä , Keski-Pohjois-Tyynenmerellä ja eteläisellä valtamerellä Etelämantereen rannikon edustalla [9] . Myöhemmin eri proterhodopsiinien geenit tunnistettiin näytteistä Välimerestä ja Punaisesta merestä Sargassoon ja Japaninmereen [5] . Proteorodopsiinin eri variantit eivät ole jakautuneet satunnaisesti, vaan niillä on erilaiset absorptiomaksimien jakautumat riippuen syvyydestä ja sijainnista tietyssä paikassa [8] . Vuonna 2011 proteorodopsiini löydettiin meren dinoflagellaatista Oxyrrhis marina , jossa se ekspressoituu voimakkaasti ja sijaitsee eristetyissä sytoplasmisissa organelleissa, jotka liittyvät endoplasmiseen retikulumiin [10] .

Aktiivinen sivusto

Verrattuna tunnetumpaan arkeologiseen homologiseen bakteriorodopsiiniin, suurin osa bakteerirodopsiinin toiminnan kannalta tärkeistä aktiivisten kohtien tähteistä on läsnä myös proteorodopsiinissa. Bakteriorodopsiinin arginiini- 82:n, asparagiini-85:n (primaarinen protonin vastaanottaja ), asparagiini -212 :n ja lysiinin -216 (verkkokalvon sitoutumiskohta Schiff-emäksen muodostamiseksi) aktiivisen kohdan tähteiden homologit vastaavat arginiini-94:ää, asparagiinia . 97, asparagiini-227 ja lysiini-231 proteorodopsiini. Proteorodopsiinissa ei kuitenkaan ole karboksyylihappojäännöksiä, jotka ovat suoraan homologisia bakteerirodopsiinin glutamaatti -194:n tai glutamaatti-204:n kanssa, joiden uskotaan osallistuvan protonien vapautumiseen solunulkoisella pinnalla [11] [12] .

Toiminto

Proterhodopsiinia löytyy kaikista maapallon valtameristä, ja se toimii valovoimaisena protonipumppuna samanlaisessa mekanismissa kuin bakteerirodopsiini. Kuten bakteerirodopsiini, verkkokalvon proteorodopsiini on sitoutunut kovalenttisesti apoproteiiniin lysiini-231 :ssä olevan protonoidun Schiff-emäksen kautta. Proteiinissa, joka ei ole alttiina valolle, kromofori on pääasiassa trans - konfiguraatiossa [11] ja muuttaa sen 13- cisiksi valolla valaistussa. Fourier-muunnosinfrapunaspektroskopian ja UV - spektroskopian perusteella on ehdotettu useita proteorodopsiinin täyden syklin malleja; ne muistuttavat samanlaisia ​​​​bakteerirodopsiinin kuvioita [11] [13] [14] [15] .

Geenitekniikka

Jos proteorodopsiinigeeni liitetään Escherichia coliin ja verkkokalvoa lisätään väliaineeseen, ne sisällyttävät tämän pigmentin solukalvoihinsa ja pumppaavat protoneja valon vaikutuksesta [1] . On myös osoitettu, että proteorodopsiinin luomaa protonigradienttia voidaan käyttää ATP -synteesiin [16] .

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 3 Béjà O., Aravind L., Koonin EV, Suzuki MT, Hadd A., Nguyen LP, Jovanovich SB, Gates CM, Feldman RA, Spudich JL, Spudich EN, DeLong EF Bakteerirodopsiini: todisteita uudesta tyypistä fototrofiasta meressä  (englanniksi)  // Science : Journal. - 2000. - syyskuu ( nide 289 , nro 5486 ). - P. 1902-1906 . - doi : 10.1126/tiede.289.5486.1902 . - . — PMID 10988064 .
2. ↑ Lin S., Zhang H., Zhuang Y., Tran B., Gill J. Silmukoidut johtajapohjaiset metatranskriptomia-analyysit, jotka johtavat piilotettujen genomiominaisuuksien tunnistamiseen dinoflagellaateissa   // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States Amerikka  : lehti. - 2010. - marraskuu ( osa 107 , nro 46 ). - P. 20033-20038 . - doi : 10.1073/pnas.1007246107 . - . — PMID 21041634 .
3. ↑ Slamovits CH, Okamoto N., Burri L., James ER, Keeling PJ Bakteerillinen proteorodopsiinin protonipumppu meren eukaryooteissa  // Nature Communications  : Journal  . - Nature Publishing Group , 2011. - Vol. 2 , ei. 2 . - s. 183 . - doi : 10.1038/ncomms1188 . — . — PMID 21304512 .
4. ↑ Frigaard NU, Martinez A., Mincer TJ, DeLong EF Proteorodopsiinin lateraalinen geeninsiirto meren planktonisten bakteerien ja Archaean välillä  //  Nature : Journal. - 2006. - Helmikuu ( nide 439 , nro 7078 ). - s. 847-850 . - doi : 10.1038/luonto04435 . — . — PMID 16482157 .
5. ↑ 1 2 Béjà O., Spudich EN, Spudich JL, Leclerc M., DeLong EF Proteorhodopsin phototrophy in the Ocean   // Nature . - 2001. - Kesäkuu ( nide 411 , nro 6839 ). - s. 786-789 . - doi : 10.1038/35081051 . — PMID 11459054 .
6. ↑ Man D., Wang W., Sabehi G., Aravind L., Post AF, Massana R., Spudich EN, Spudich JL, Béjà O. Meren proteorodopsiinien monipuolistaminen ja spektrin viritys  //  The EMBO Journal : päiväkirja. - 2003. - huhtikuu ( osa 22 , nro 8 ). - s. 1725-1731 . - doi : 10.1093/emboj/cdg183 . — PMID 12682005 .
7. ↑ Kelemen BR, Du M., Jensen RB Proteorodopsiini elävässä värissä: spektriominaisuuksien monimuotoisuus elävissä bakteerisoluissa  //  Biochimica et Biophysica Acta : päiväkirja. - 2003. - joulukuu ( nide 1618 , nro 1 ). - s. 25-32 . - doi : 10.1016/j.bbamem.2003.10.002 . — PMID 14643930 .
8. ↑ 1 2 Sabehi G., Kirkup BC, Rozenberg M., Stambler N., Polz MF, Béjà O. Itäisen Välimeren ja Sargasso-meren erilaisten meren proteorodopsiinien mukauttaminen ja spektrinen viritys  //  The ISME Journal : päiväkirja. - 2007. - Toukokuu ( osa 1 , nro 1 ). - s. 48-55 . - doi : 10.1038/ismej.2007.10 . — PMID 18043613 .
9. ↑ Venter JC, Remington K., Heidelberg JF, Halpern AL, Rusch D., Eisen JA, Wu D., Paulsen I., Nelson KE, Nelson W., Fouts DE, Levy S., Knap AH, Lomas MW, Nealson K., White O., Peterson J., Hoffman J., Parsons R., Baden-Tillson H., Pfannkoch C., Rogers YH, Smith HO Sargasso-meren ympäristön genomin haulikkosekvensointi  //  Science : Journal. - 2004. - huhtikuu ( nide 304 , nro 5667 ). - s. 66-74 . - doi : 10.1126/tiede.1093857 . - . — PMID 15001713 .
10. ↑ Slamovits Claudio H. , Okamoto Noriko , Burri Lena , James Erick R. , Keeling Patrick J. Bakteerillinen proteorhodopsiinin protonipumppu meren eukaryooteissa  // Nature Communications. - 2011. - Helmikuu ( osa 2 ). - S. 183 . — ISSN 2041-1723 . - doi : 10.1038/ncomms1188 .
11. ↑ 1 2 3 Dioumaev AK, Brown LS, Shih J., Spudich EN, Spudich JL, Lanyi JK Protonisiirrot proteorodopsiinin fotokemiallisessa reaktiosyklissä  //  Biochemistry : Journal. - 2002. - huhtikuu ( osa 41 , nro 17 ). - P. 5348-5358 . doi : 10.1021 / bi025563x . — PMID 11969395 .
12. ↑ Partha R., Krebs R., Caterino TL, Braiman MS Konservoituneen arginiinin heikentynyt kytkentä proteorodopsiinin kromoforiin ja sen vastaionin rakenteelliset erot bakteerirodopsiinista  //  Biochimica et Biophysica Acta : päiväkirja. - 2005. - Kesäkuu ( nide 1708 , nro 1 ). - s. 6-12 . - doi : 10.1016/j.bbabio.2004.12.009 . — PMID 15949979 .
13. ↑ Dioumaev AK, Wang JM, Bálint Z., Váró G., Lanyi JK Protonikuljetus proteorodopsiinilla edellyttää, että verkkokalvon Schiffin perusvastaioni Asp-97 on anioninen  //  Biochemistry : Journal. - 2003. - Kesäkuu ( osa 42 , nro 21 ). - P. 6582-6587 . - doi : 10.1021/bi034253r . — PMID 12767242 .
14. ↑ Krebs RA, Alexiev U., Partha R., DeVita AM, Braiman MS Nopean valon aktivoiman H+:n vapautumisen ja M-välituotteen muodostumisen havaitseminen proteorodopsiinista  //  BMC Physiology : Journal. - 2002. - huhtikuu ( osa 2 ). — s. 5 . - doi : 10.1186/1472-6793-2-5 . — PMID 11943070 .
15. ↑ Xiao Y., Partha R., Krebs R., Braiman M. Proteorodopsiinin nopeaan ohimenevään H+:n vapautumiseen liittyvien fotovälituotteiden aikaresoluutioinen FTIR-spektroskopia  // The  Journal of Physical Chemistry. B : päiväkirja. - 2005. - tammikuu ( osa 109 , nro 1 ) . - s. 634-641 . - doi : 10.1021/jp046314g . — PMID 16851056 .
16. ↑ Martinez A., Bradley AS, Waldbauer JR, Summons RE, DeLong EF Proteorodopsiinin fotosysteemin geeniekspressio mahdollistaa fotofosforylaation heterologisessa isännässä  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America  : Journal  . - 2007. - Voi. 104 , no. 13 . - P. 5590-5595 . - doi : 10.1073/pnas.0611470104 . - . — PMID 17372221 .