Fotoaktivní žlutý protein - Photoactive yellow protein
PYP | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identifikátory | |||||||||
Symbol | PYP | ||||||||
Pfam | PF00989 | ||||||||
InterPro | IPR012130 | ||||||||
CHYTRÝ | SM00091 | ||||||||
STRÁNKA | PS50112 | ||||||||
SCOP2 | 55786 / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
CDD | cd00130 | ||||||||
|
v molekulární biologie, PYP doména (photoaktivní yellow protein) je a kyselina p-kumarová -vazba proteinová doména. Jsou přítomny v různých proteinech v bakterie.
PYP je vysoce rozpustný globulární protein se složenou strukturou alfa / beta. Je členem PAS doména nadčeleď, která také obsahuje řadu dalších druhů fotosenzorických proteinů.
PYP byl poprvé objeven v roce 1985.[1]
Nedávno (2016) vyvinutý chemogenetický systém s názvem RYCHLE (Značka pro aktivaci a absorpci fluorescence) byla zkonstruována z PYP pro specifickou a reverzibilní vazbu řady derivátů hydroxybenzyliden rhodaninu (HBR) pro jejich fluorogenní vlastnosti. Po interakci s FAST je fluorogen uzamčen do fluorescenční konformace, na rozdíl od případů, kdy je v roztoku. Tento nový systém značení proteinů se používá v různých mikroskopických a cytometrických nastaveních.[2]
p-Coumarová kyselina
p-Kyselina kumarová je kofaktorem Fotoaktivní žluté bílkoviny | fotoaktivní žluté bílkoviny.[3] Addukty pkyselina kumarová navázaná na PYP tvoří krystaly, které dobře difrakují pro rentgenové krystalografické experimenty. Tyto strukturní studie poskytly pohled na fotocitlivé proteiny, např. role vodíkových vazeb, molekulární izomerizace a fotoaktivity.[4][5][6][7]
Fotochemické přechody
Původně se věřilo, že kvůli světelné emise připomínající rhodopsin vázaný na sítnici, molekula fotosenzoru navázaná na PYP by měla připomínat strukturu sítnice vázaný rhodopsin, molekula fotosenzoru navázaná na PYP by měla připomínat strukturu sítnice.[8] Vědci proto byli ohromeni, když byl PYP Cys 69 vázán thiolesterovou vazbou jako protetická skupina citlivá na světlo p-kyselina kumarová.[3] Během fotoreaktivního mechanismu:[3][8]
- Absorpcí světla se získá nativní protein, který absorbuje maximální vlnovou délku 446 nm, ε = 45500 M−1 cm−1.
- Během nanosekundy se absorbovaná maximální vlnová délka posune na 465 nm.
- Potom se v časovém měřítku submilisekundy vzrušuje do stavu 355 nm.
Tyto pozorované jevy jsou způsobeny trans–cis izomerizace vinylu trans dvojná vazba v p-kyselina kumarová.[3][7][6] Vědci to zaznamenali pozorováním krystalové struktury p-kyselina kumarová vázaná PYP, že hydroxylová skupina připojená k uhlíku C4 fenylového kruhu vypadala jako deprotonovaná - účinně fenolátová funkční skupina.[7][10] To bylo způsobeno abnormálně krátkými délkami vodíkových vazeb pozorovanými ve struktuře proteinových krystalů.[9]
Úloha vodíkových vazeb
Vodíkové vazby v proteinech, jako je PYP, se účastní vzájemně propojených sítí, kde jsou ve středu patom fenolátu O4 kyseliny kumarové, existuje oxyanionový otvor to je rozhodující pro fotosenzorickou funkci.[6][11][12] Oxyaniontové díry existují v enzymech ke stabilizaci přechodových stavů reakčních meziproduktů, čímž stabilizují trans–cis izomerizace p-kyselina kumarová.[5][13] Během přechodového stavu se věří, že pfenolát kyseliny kumarové O4 se podílí na síti vodíkových vazeb mezi Glu 46, Tyr 42 a Thr 50 PYP.[13][5] Tyto interakce jsou kromě vazby thiolesteru na Cys 69 vedení p-kyselina kumarová v ligand vazba citovat.[3] Při přechodu na cis-izomerní forma p-kyselina kumarová, příznivé vodíkové vazby již nejsou v těsné interakci.
Reference
- ^ Meyer TE (leden 1985). „Izolace a charakterizace rozpustných cytochromů, ferredoxinů a jiných chromoforických proteinů z halofilní fototrofní bakterie Ectothiorhodospira halophila“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - bioenergetika. 806 (1): 175–83. doi:10.1016/0005-2728(85)90094-5. PMID 2981543.
- ^ Plamont MA, Billon-Denis E, Maurin S, Gauron C, Pimenta FM, Specht CG a kol. (Leden 2016). „Malá značka aktivující fluorescenci a posunující absorpci pro laditelné zobrazování proteinů in vivo“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 113 (3): 497–502. doi:10.1073 / pnas.1513094113. PMC 4725535. PMID 26711992.
- ^ A b C d E Hoff WD, Düx P, Hård K, Devreese B, Nugteren-Roodzant IM, Crielaard W, Boelens R, Kaptein R, van Beeumen J, Hellingwerf KJ (listopad 1994). „Navázáno na thiolester p-kyselina kumarová jako nová fotoaktivní protetická skupina v proteinu s fotochemií podobnou rhodopsinu ". Biochemie. 33 (47): 13959–62. doi:10.1021 / bi00251a001. PMID 7947803.
- ^ "PDB101: Molekula měsíce: fotoaktivní žlutý protein". RCSB: PDB-101. Citováno 2019-03-12.
- ^ A b C Pinney MM, Natarajan A, Yabukarski F, Sanchez DM, Liu F, Liang R, Doukov T, Schwans JP, Martinez TJ, Herschlag D (srpen 2018). „Strukturální vazba v aktivních sítích vodíkových vazeb ketosteroidní izomerázy a fotoaktivního žlutého proteinu“. Journal of the American Chemical Society. 140 (31): 9827–9843. doi:10.1021 / jacs.8b01596. OSTI 1476146. PMID 29990421.
- ^ A b C Hellingwerf KJ (únor 2000). "Klíčové problémy ve fotochemii a tvorbě signálního stavu fotosenzorových proteinů". Journal of Photochemistry and Photobiology. B, biologie. 54 (2–3): 94–102. doi:10.1016 / S1011-1344 (00) 00004-X. PMID 10836537.
- ^ A b C Premvardhan LL, Buda F, Van Der Horst MA, Lührs DC, Hellingwerf KJ, Van Grondelle R (2004-01-30). "Dopad absorpce fotonů na elektronické vlastnosti derivátů kyseliny p-kumarové z fotoaktivního žlutého proteinového chromoforu". The Journal of Physical Chemistry B. 108 (16): 5138–5148. doi:10.1021 / jp037469b.
- ^ A b Meyer TE, Yakali E, Cusanovich MA, Tollin G (leden 1987). "Vlastnosti ve vodě rozpustného žlutého proteinu izolovaného z halofilní fototrofní bakterie, která má fotochemickou aktivitu analogickou se smyslovým rodopsinem". Biochemie. 26 (2): 418–23. doi:10.1021 / bi00376a012. PMID 3828315.
- ^ A b Genick UK, Borgstahl GE, Ng K, Ren Z, Pradervand C, Burke PM, Srajer V, Teng TY, Schildkamp W, McRee DE, Moffat K, Getzoff ED (březen 1997). "Struktura proteinového fotocyklu meziproduktu v milisekundách časově rozlišenou krystalografií". Věda. 275 (5305): 1471–5. doi:10.1126 / science.275.5305.1471. PMID 9045611. S2CID 20434371.
- ^ Yamaguchi S, Kamikubo H, Kurihara K, Kuroki R, Niimura N, Shimizu N, Yamazaki Y, Kataoka M (leden 2009). „Vodíková vazba s nízkou bariérou ve fotoaktivním žlutém proteinu“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 106 (2): 440–4. Bibcode:2009PNAS..106..440Y. doi:10.1073 / pnas.0811882106. PMC 2626721. PMID 19122140.
- ^ Borgstahl GE, Williams DR, Getzoff ED (Květen 1995). „1,4 Å struktura fotoaktivního žlutého proteinu, cytosolický fotoreceptor: neobvyklý záhyb, aktivní místo a chromofor“. Biochemie. 34 (19): 6278–87. doi:10.1021 / bi00019a004. PMID 7756254.
- ^ Stahl AD, Hospes M, Singhal K, van Stokkum I, van Grondelle R, Groot ML, Hellingwerf KJ (září 2011). „O zapojení rotace jedné vazby do primární fotochemie fotoaktivního žlutého proteinu“. Biofyzikální deník. 101 (5): 1184–92. Bibcode:2011BpJ ... 101.1184S. doi:10.1016 / j.bpj.2011.06.065. PMC 3164125. PMID 21889456.
- ^ A b Herschlag D, Pinney MM (červen 2018). „Vodíkové vazby: Koneckonců jednoduché?“. Biochemie. 57 (24): 3338–3352. doi:10.1021 / acs.biochem.8b00217. PMID 29678112.
Další čtení
- Imamoto Y, Kataoka M (2007). "Struktura a fotoreakce fotoaktivního žlutého proteinu, strukturální prototyp nadrodiny domény PAS". Fotochemie a fotobiologie. 83 (1): 40–9. doi:10.1562 / 2006-02-28-IR-827. PMID 16939366.