Фикобилисома
| Белок фикобилисомы | |||
|---|---|---|---|
 Расположение белковых субъединиц в фикобилисоме. | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Фикобилисома | ||
| Пфам | PF00502 | ||
| ИнтерПро | ИПР012128 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1cpc / ОБЪЕМ / СУПФАМ | ||
| |||
Фикобилисомы — это светособирающие антенны , которые передают энергию собранных фотонов фотосистеме II и фотосистеме I у цианобактерий и в хлоропластах красных водорослей и глаукофитов . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Они были утрачены в ходе эволюции хлоропластов зеленых водорослей и растений . [ 3 ]
Общая структура
[ редактировать ]Фикобилисомы — белковые комплексы (до 600 полипептидов ), прикрепленные к тилакоидов мембранам . Они состоят из стопок хромофорилированных белков, фикобилипротеинов и связанных с ними линкерных полипептидов. Каждая фикобилисома состоит из ядра, выполненного из аллофикоцианина , от которого исходят несколько ориентированных наружу стержней, состоящих из сложенных друг на друга дисков фикоцианина и (если присутствует) фикоэритрина (ов) или фикоэритроцианина . Спектральные свойства фикобилипротеинов в основном определяются их простетическими группами , которые представляют собой линейные тетрапирролы , известные как фикобилины, включая фикоцианобилин , фикоэритробилин , фикоуробилин и фикобиливиолин . На спектральные свойства данного фикобилина влияет его белковое окружение. [ 4 ]
Функция
[ редактировать ]Каждый фикобилипротеин имеет определенный максимум поглощения и флуоресценции в видимом диапазоне света. Следовательно, их наличие и особое расположение внутри фикобилисом позволяют поглощать и однонаправленно передавать световую энергию хлорофиллу а фотосистемы II. Таким образом, клетки используют доступные длины волн света (в диапазоне 500–650 нм), недоступные хлорофиллу, и используют их энергию для фотосинтеза. Это особенно выгодно глубже в толще воды , где свет с большей длиной волны меньше передается и, следовательно, менее доступен непосредственно хлорофиллу.
Геометрическое расположение фикобилисомы в форме антенны очень элегантно. Это приводит к эффективности передачи энергии 95% . [ 5 ]
Эволюция и разнообразие
[ редактировать ]Существует множество вариаций общей структуры фикобилисом. Их форма может быть гемидискоидальной (у цианобактерий) или гемиэллипсоидной (у красных водорослей). Виды, лишенные фикоэритрина, имеют как минимум два диска фикоцианина на палочку, что достаточно для максимального фотосинтеза. [ 6 ]
Сами фикобилипротеины демонстрируют небольшую эволюцию последовательности из-за их сильно ограниченной функции (поглощение и передача волн определенной длины). [ нужна ссылка ] У некоторых видов цианобактерий, когда присутствуют как фикоцианин, так и фикоэритрин, фикобилисома может подвергаться значительной реструктуризации в ответ на световой цвет. В зеленом свете дистальные части палочек состоят из фикоэритрина красного цвета, который лучше поглощает зеленый свет. В красном свете он заменяется фикоцианином синего цвета, который лучше поглощает красный свет. Этот обратимый процесс известен как дополнительная хроматическая адаптация. Это компонент фотосинтетической системы цианобактерий, как частица, с которой связаны различные структуры (например, тилакоидная мембрана и т. д.). [ нужна ссылка ]
Приложения
[ редактировать ]Фикобилисомы можно использовать для быстрой флуоресценции. Архивировано 18 марта 2018 г. в Wayback Machine . [ 7 ] [ 8 ] проточная цитометрия , [ 9 ] Вестерн-блоттинг и белковые микрочипы . Некоторые фикобилисомы имеют профиль поглощения и выделения, аналогичный Cy5 , что позволяет использовать их во многих тех же приложениях. Они также могут быть в 200 раз ярче и иметь больший сдвиг Стокса , обеспечивая больший сигнал на одно событие связывания. Это свойство позволяет обнаруживать низкоуровневые целевые молекулы. [ 9 ] или редкие события.
-
Спектры возбуждения и эмиссии фикобилисомы сине-зеленой водоросли. -
Возможности обнаружения фикобилисомы по сравнению с цианиновым красителем при применении вестерн-блоттинга.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Каваками К., Хамагути Т., Хиросе Ю., Косуми Д., Мията М., Камия Н., Ёнекура К. (2022). «Сердцевые и стержневые структуры термофильной светособирающей фикобилисомы цианобактерий» . Природные коммуникации . 13 . дои : 10.1038/s41467-022-30962-9 . ПМК 9205905 . Искусство. № 3389.
- ^ Чанг Л, Лю X, Ли Ю, Лю CC, Ян Ф, Чжао Дж, Суй СФ (2015). «Структурная организация интактной фикобилисомы и ее связь с фотосистемой II» . Клеточные исследования . 25 (6): 726–737. дои : 10.1038/cr.2015.59 . ПМЦ 4456626 . ПМИД 25998682 .
- ^ Перейти обратно: а б Стадничук И.Н., Кузнецов В.В. (2021). «Эндосимбиотическое происхождение хлоропластов в эволюции растительных клеток». Российский журнал физиологии растений . 68 (1): 1–16. дои : 10.1134/S1021443721010179 . S2CID 255012748 .
- ^ Сингх Н.К., Сонани Р.Р., Растоги Р.П., Мадамвар Д. (2015). «Фикобилисомы: необходимое условие эффективного фотосинтеза у цианобактерий» . Журнал EXCLI . 14 : 268–89. дои : 10.17179/excli2014-723 . ПМЦ 4553884 . ПМИД 26417362 .
- ^ Глейзер А.Н. (июнь 1985 г.). «Сбор света фикобилисомами». Ежегодный обзор биофизики и биофизической химии . 14 : 47–77. дои : 10.1146/annurev.bb.14.060185.000403 . ПМИД 3924069 .
- ^ Леа-Смит DJ, Бомбелли П., Деннис Дж.С., Скотт С.А., Смит А.Г. , Хоу СиДжей (июнь 2014 г.). «Штаммы Synechocystis sp. PCC 6803 с дефицитом фикобилисом имеют уменьшенный размер и требуют условий с ограничением выбросов углерода для демонстрации повышенной продуктивности» . Физиология растений . 165 (2): 705–714. дои : 10.1104/стр.114.237206 . ПМК 4044857 . ПМИД 24760817 .
- ^ Зоха С.Дж., Рамнарайн С., Морсман Дж.П., Мосс М.В., Оллнатт Ф.Т., Роджерс Ю.Х., Харви Б. (1999). «Флуоресцентные красители PBXL для сверхчувствительного прямого обнаружения». Журнал флуоресценции . 9 (3): 197–208. дои : 10.1023/A:1022503600141 . S2CID 12373519 .
- ^ «Сравнение обнаружения MicroPlate между SureLight®P-3L, другими флуорофорами и ферментативным обнаружением» (PDF) . Технический бюллетень 3 . Колумбийские биологические науки. 2010. Архивировано из оригинала (PDF) 18 марта 2018 года.
- ^ Перейти обратно: а б Телфорд У.Г., Мосс М.В., Морсман Дж.П., Оллнатт (август 2001 г.). «Стабилизированные цианобактериями фикобилисомы в качестве флуорохромов для обнаружения внеклеточных антигенов методом проточной цитометрии» (PDF) . Журнал иммунологических методов . 254 (1–2): 13–30. дои : 10.1016/s0022-1759(01)00367-2 . ПМИД 11406150 . Архивировано из оригинала (PDF) 18 марта 2018 г. Проверено 7 июня 2014 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Чжэн Л, Чжэн Цз, Ли Х, Ван Г, Чжан К, Вэй П, Чжао Дж, Гао Н (2021). «Структурное понимание механизма переноса энергии в цианобактериальных фикобилисомах» . Природные коммуникации . 12 . дои : 10.1038/s41467-021-25813-y . ПМЦ 8448738 . Искусство. № 5497.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Фикобилисомы Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH)
- Columbia Biosciences — Ресурс фикобилисом