Фотоактивный желтый белок
| ТРУБКА | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ТРУБКА | ||
| Пфам | PF00989 | ||
| ИнтерПро | ИПР012130 | ||
| УМНЫЙ | SM00091 | ||
| PROSITE | PS50112 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 55786 / SCOPe / СУПФАМ | ||
| CDD | cd00130 | ||
| |||
В молекулярной биологии домен PYP ( фотоактивный кумаровую желтый белок связывающий ) представляет собой - кислоту p белковый домен, . Они присутствуют в различных белках бактерий .
PYP представляет собой хорошо растворимый глобулярный белок со структурой альфа/бета-складок. Он является членом суперсемейства доменов PAS , которое также содержит множество других типов фотосенсорных белков.
PYP был впервые обнаружен в 1985 году. [ 1 ]
Недавно (2016 г.) разработанная хемогенетическая система под названием FAST (метка, активирующая флуоресценцию и сдвигающая абсорбцию), была разработана на основе PYP для специфичного и обратимого связывания ряда производных гидроксибензилиденроданина (HBR) из-за их флуорогенных свойств. При взаимодействии с FAST флуороген переходит в флуоресцентную конформацию, в отличие от раствора. Эта новая система маркировки белков используется в различных установках микроскопии и цитометрии. [ 2 ]
р -Кумаровая кислота
[ редактировать ]p -Кумаровая кислота является кофактором фотоактивного желтого белка | фотоактивных желтых белков. [ 3 ] Аддукты п -кумаровой кислоты, связанные с PYP, образуют кристаллы, которые хорошо дифрагируют для экспериментов по рентгеновской кристаллографии. Эти структурные исследования позволили лучше понять светочувствительные белки, например, роль водородных связей, молекулярную изомеризацию и фотоактивность. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
Фотохимические переходы
[ редактировать ]Первоначально считалось, что из-за излучения света , напоминающего излучение родопсина, связанного с ретиной, молекула фотосенсора, связанная с PYP, должна напоминать структуру связанного сетчаткой с родопсина , молекула фотосенсора, связанная с PYP, должна напоминать структуру ретиналя. [ 8 ] Поэтому ученые были поражены, когда PYP Cys 69 был связан тиолэфирной связью как светочувствительная простетическая группа p -кумаровой кислоты. [ 3 ] В ходе фотореактивного механизма: [ 3 ] [ 8 ]
- Поглощение света позволяет нативному белку поглощать максимальную длину волны 446 нм, ε = 45500 М. −1 см −1 .
- За наносекунду поглощенная максимальная длина волны смещается до 465 нм.
- Затем за доли миллисекунды он возбуждается до состояния 355 нм.
Эти наблюдаемые явления обусловлены транс - цис -изомеризацией винил- транс- двойной связи в п -кумаровой кислоте. [ 3 ] [ 7 ] [ 6 ] Наблюдая за кристаллической структурой п -кумаровой кислоты, связанной с PYP, ученые отметили, что гидроксильная группа, связанная с углеродом C4 фенильного кольца, по-видимому, депротонирована – фактически фенолятная функциональная группа. [ 7 ] [ 10 ] Это произошло из-за аномально коротких длин водородных связей, наблюдаемых в кристаллической структуре белка. [ 9 ]
Роль водородной связи
[ редактировать ]Водородные связи в белках, таких как PYP, участвуют во взаимосвязанных сетях, где в центре фенолятного атома O4 п -кумаровой кислоты находится оксианионная дырка , которая имеет решающее значение для фотосенсорной функции. [ 6 ] [ 11 ] [ 12 ] Оксианионные дырки существуют в ферментах для стабилизации переходных состояний промежуточных продуктов реакции, тем самым стабилизируя транс - цис -изомеризацию п -кумаровой кислоты. [ 5 ] [ 13 ] во время переходного состояния Считается, что фенолят п -кумаровой кислоты O4 принимает участие в сети водородных связей между Glu 46, Tyr 42 и Thr 50 PYP. [ 13 ] [ 5 ] Эти взаимодействия не включают тиолэфирную связь с Cys 69, удерживающую п -кумаровую кислоту в сайте связывания лиганда . [ 3 ] При переходе к цис -изомерной форме п -кумаровой кислоты выгодные водородные связи перестают находиться в тесном взаимодействии.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Мейер Т.Е. (январь 1985 г.). «Выделение и характеристика растворимых цитохромов, ферредоксинов и других хромофорных белков из галофильной фототрофной бактерии Ectothiorhodospira halophila». Биохимия и биофизика Acta (BBA) - Биоэнергетика 806 (1): 175–83. дои : 10.1016/0005-2728(85) 90094-5 ПМИД 2981543 .
- ^ Пламонт М.А., Бийон-Денис Э., Морин С., Гаурон С., Пимента Ф.М., Шпехт К.Г. и др. (январь 2016 г.). «Маленькая метка, активирующая флуоресценцию и изменяющая поглощение, для настраиваемой визуализации белков in vivo» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 113 (3): 497–502. дои : 10.1073/pnas.1513094113 . ПМЦ 4725535 . ПМИД 26711992 .
- ^ Jump up to: а б с д и Хофф В.Д., Дукс П., Хорд К., Девриз Б., Нугтерен-Роодзант И.М., Крилаард В., Боленс Р., Каптейн Р., ван Беумен Дж., Хеллингверф К.Дж. (ноябрь 1994 г.). -кумаровая кислота , связанная с тиоловым эфиром « П , как новая фотоактивная простетическая группа в белке с родопсинподобной фотохимией» . Биохимия . 33 (47): 13959–62. дои : 10.1021/bi00251a001 . ПМИД 7947803 .
- ^ «PDB101: Молекула месяца: фотоактивный желтый белок» . RCSB: PDB-101 . Проверено 12 марта 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с Пинни М.М., Натараджан А., Ябукарски Ф., Санчес Д.М., Лю Ф., Лян Р., Дуков Т., Шванс Дж.П., Мартинес Т.Дж., Хершлаг Д. (август 2018 г.). «Структурная связь по всей сети водородных связей активного сайта кетостероид-изомеразы и фотоактивного желтого белка». Журнал Американского химического общества . 140 (31): 9827–9843. дои : 10.1021/jacs.8b01596 . ОСТИ 1476146 . ПМИД 29990421 . S2CID 207190006 .
- ^ Jump up to: а б с Хеллингверф К.Дж. (февраль 2000 г.). «Ключевые вопросы фотохимии и формирования сигнального состояния фотосенсорных белков». Журнал фотохимии и фотобиологии B: Биология . 54 (2–3): 94–102. дои : 10.1016/S1011-1344(00)00004-X . ПМИД 10836537 .
- ^ Jump up to: а б с Премвардхан Л.Л., Буда Ф., Ван дер Хорст М.А., Люрс Д.К., Хеллингверф К.Дж., Ван Гронделл Р. (30 января 2004 г.). «Влияние поглощения фотонов на электронные свойства производных п-кумаровой кислоты хромофора фотоактивного желтого белка». Журнал физической химии Б. 108 (16): 5138–5148. дои : 10.1021/jp037469b . hdl : 1887/3480076 .
- ^ Jump up to: а б Мейер Т.Е., Якали Э., Кусанович М.А., Толлин Г. (январь 1987 г.). «Свойства водорастворимого желтого белка, выделенного из галофильной фототрофной бактерии, обладающего фотохимической активностью, аналогичной сенсорному родопсину». Биохимия . 26 (2): 418–23. дои : 10.1021/bi00376a012 . ПМИД 3828315 .
- ^ Jump up to: а б Геник Великобритания, Боргшталь Г.Е., Нг К., Рен З., Прадерванд С., Берк П.М., Срайер В., Тенг Т.И., Шильдкамп В., Макри Д.Е., Моффат К., Гецофф Э.Д. (март 1997 г.). «Структура промежуточного белка фотоцикла с помощью кристаллографии с миллисекундным разрешением». Наука . 275 (5305): 1471–5. дои : 10.1126/science.275.5305.1471 . ПМИД 9045611 . S2CID 20434371 .
- ^ Ямагути С., Камикубо Х., Курихара К., Куроки Р., Ниимура Н., Симидзу Н., Ямазаки Ю., Катаока М. (январь 2009 г.). «Низкобарьерная водородная связь в фотоактивном желтом белке» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (2): 440–4. Бибкод : 2009PNAS..106..440Y . дои : 10.1073/pnas.0811882106 . ПМЦ 2626721 . ПМИД 19122140 .
- ^ Боргшталь Г.Е., Уильямс Д.Р., Гецофф Э.Д. (май 1995 г.). «Структура 1,4 Å фотоактивного желтого белка, цитозольного фоторецептора: необычная складка, активный центр и хромофор». Биохимия . 34 (19): 6278–87. дои : 10.1021/bi00019a004 . ПМИД 7756254 .
- ^ Шталь А.Д., Хоспес М., Сингхал К., ван Стоккум И., ван Гронделл Р., Грут М.Л., Хеллингверф К.Дж. (сентябрь 2011 г.). «Об участии вращения одинарных связей в первичной фотохимии фотоактивного желтого белка» . Биофизический журнал . 101 (5): 1184–92. Бибкод : 2011BpJ...101.1184S . дои : 10.1016/j.bpj.2011.06.065 . ПМК 3164125 . ПМИД 21889456 .
- ^ Jump up to: а б Хершлаг Д., Пинни М.М. (июнь 2018 г.). «Водородные связи: все-таки просто?» . Биохимия . 57 (24): 3338–3352. doi : 10.1021/acs.biochem.8b00217 . ПМИД 29678112 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Имамото Ю., Катаока М. (2007). «Структура и фотореакция фотоактивного желтого белка, структурного прототипа суперсемейства доменов PAS» . Фотохимия и фотобиология . 83 (1): 40–9. дои : 10.1562/2006-02-28-IR-827 . ПМИД 16939366 . S2CID 24103382 .