La ficoeritrina ( PE ) es un complejo de proteína- pigmento rojo de la familia de las ficobiliproteínas recolectoras de luz , presente en algas rojas [1] y criptofitas , [2] accesorio de los principales pigmentos de clorofila responsables de la fotosíntesis .
Ficoeritrina, cadena alfa / beta | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | Phycoerythr_ab | |||||||
Pfam | PF02972 | |||||||
InterPro | IPR004228 | |||||||
SCOP2 | 1qgw / SCOPe / SUPFAM | |||||||
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Como todas las ficobiliproteínas, se compone de una parte proteica que se une covalentemente a cromóforos llamados ficobilinas . En la familia de las ficoeritrinas, las ficobilinas más conocidas son: ficoeritrobilina , el cromóforo típico aceptor de ficoeritrina y, a veces, ficocurobilina . Las ficoeritrinas están compuestas por monómeros (αβ), generalmente organizados en un trímero en forma de disco (αβ) 3 o hexámero (αβ) 6 (el segundo es la unidad funcional de las varillas de antena ). Estos complejos típicos también contienen un tercer tipo de subunidad, la cadena γ. [1]
Ficobilisomas
Las ficobiliproteínas son parte de enormes complejos proteicos de antenas recolectoras de luz llamados ficobilisomas . En las algas rojas , están ancladas al lado estromal de las membranas tilacoides de los cloroplastos , mientras que en las criptofitas, los ficobilisomas se reducen y (aquí las moléculas de ficobiliproteína 545 PE545) están densamente empaquetadas dentro de la luz de los tilacoides. [2] [4]
La ficoeritrina es un pigmento accesorio a los principales pigmentos de clorofila responsables de la fotosíntesis . La energía de la luz es capturada por la ficoeritrina y luego pasa al par de clorofila del centro de reacción, la mayoría de las veces a través de las ficobiliproteínas, ficocianina y aloficocianina .
Características estructurales
Las ficoeritrinas, excepto la ficoeritrina 545 (PE545), están compuestas por monómeros (αβ) ensamblados en hexámeros (αβ) 6 en forma de disco o (αβ) 3 trímeros con simetría 32 o 3 y canal central circundante. En los ficobilisomas (PBS), cada trímero o hexámero contiene al menos una proteína enlazadora ubicada en el canal central. La B-ficoeritrina (B-PE) y la R-ficoeritrina (R-PE) de las algas rojas, además de las cadenas α y β, tienen una tercera subunidad, γ, que contribuye tanto con las funciones de enlace como de captación de luz, porque lleva cromóforos. [1]
La R-ficoeritrina es producida predominantemente por algas rojas. La proteína está formada por al menos tres subunidades diferentes y varía según la especie de alga que la produce. La estructura de subunidades del R-PE más común es (αβ) 6 γ. La subunidad α tiene dos ficoeritrobilinas (PEB), la subunidad β tiene 2 o 3 PEB y una ficocurobilina (PUB), mientras que se informa que las diferentes subunidades gamma tienen 3 PEB y 2 PUB (γ 1 ) o 1 o 2 PEB y 1 PUB (γ 2 ). El peso molecular de R-PE es 250.000 Dalton.
Las estructuras cristalinas disponibles en el Protein Data Bank [8] contienen en una unidad asimétrica (αβ) 2 o (αβγ) 2 de diferentes ficoeritrinas:
Cromóforo u otra molécula no proteica | Ficoeritrina | Cadena | |||
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PE545 | B-PE | R-PE | otros tipos | ||
Bilins | 8 | 10 | 10 | 10 | α y β |
- Ficoeritrobilina (PEB) | 6 | 10 | 0 u 8 | 8 | β (PE545) o α y β |
- 15,16-dihidro biliverdina (DBV) | 2 | - | - | - | α (-3 y -2) |
- Ficocianobilina (CYC) | - | - | 8 o 7 o 0 | - | α y β |
- Biliverdina IX alfa (BLA) | - | - | 0 o 1 | - | α |
- Phycourobilin (PUB) | - | - | 2 | 2 | β |
5-hidroxilisina (LYZ) | 1 o 2 | - | - | - | α (-3 o -3 y -2) |
N-metil asparagina (MEN) | 2 | 2 | 0 o 2 | 2 | β |
Ion sulfato SO 4 2− (SO4) | - | 5 o 1 | 0 o 2 | - | α o α y β |
Ion cloruro Cl - (CL) | 1 | - | - | - | β |
Iones de magnesio Mg 2+ (MG) | 2 | - | - | - | α-3 y β |
archivos PDB inspeccionados | 1XG0 1XF6 1QGW | 3V57 3V58 | 1EYX 1LIA 1B8D | 2VJH |
La supuesta molécula biológica de ficoeritrina 545 (PE545) es (αβ) 2 o más bien (α 3 β) (α 2 β) . Los números 2 y 3 después de las letras α en la segunda fórmula son parte de los nombres de las cadenas aquí, no sus recuentos. El nombre sinónimo de criptofitán de la cadena α 3 es la cadena α 1 .
El mayor conjunto de B-ficoeritrina (B-PE) es el trímero (αβ) 3 [5] [6] . Sin embargo, las preparaciones de algas rojas también producen (αβ) 6 hexámero [1] . En el caso de la R-ficoeritrina (R-PE), la molécula biológica asumida más grande aquí es (αβγ) 6 , (αβγ) 3 (αβ) 3 o (αβ) 6 dependiendo de la publicación, para otros tipos de ficoeritrina (αβ) 6 . Estas cadenas γ del Protein Data Bank son muy pequeñas y constan sólo de tres o seis aminoácidos reconocibles [11] [12] , mientras que la cadena γ del enlazador descrita al principio de esta sección es grande (por ejemplo, 277 aminoácidos de 33 kDa de longitud en el caso de γ 33 de las algas rojas Aglaothamnion neglectum ) [13] [1] . Esto se debe a que la densidad electrónica del polipéptido gamma se promedia principalmente por su simetría cristalográfica triple y solo se pueden modelar unos pocos aminoácidos [11] [12] [14] [15] .
Para (αβγ) 6 , (αβ) 6 o (αβγ) 3 (αβ) 3, los valores de la tabla deben multiplicarse simplemente por 3, (αβ) 3 contienen números intermedios de moléculas no proteicas. (este non sequitur necesita ser corregido)
En la ficoeritrina PE545 anterior, una cadena α (-2 o -3) se une a una molécula de billin, en otros ejemplos se une a dos moléculas. La cadena β siempre se une a tres moléculas. La pequeña cadena γ no se une a ninguna.
Dos moléculas de N-metil asparagina están unidas a la cadena β, una 5-hidroxilisina a α (-3 o -2), una Mg 2+ a α-3 y β, una Cl - a β, 1-2 moléculas de SO 4 2− a α o β.
A continuación se muestra una muestra de la estructura cristalina de la R-ficoeritrina del Protein Data Bank :
Características espectrales
Los picos de absorción en el espectro de luz visible se miden a 495 y 545/566 nm, dependiendo de los cromóforos unidos y del organismo considerado. Existe un pico de emisión fuerte a 575 ± 10 nm. ( es decir, la ficoeritrina absorbe una luz ligeramente azul verdosa / amarillenta y emite una luz ligeramente amarilla anaranjada).
Propiedad | Valor |
---|---|
Máximo de absorción | 565 nanómetro |
Pico de absorción adicional | 498 nanómetro |
Máxima de emisión | 573 nm |
Coeficiente de extinción (ε) | 1,96 x 10 6 M −1 cm −1 |
Rendimiento cuántico (QY) | 0,84 |
Brillo (ε x QY) | 1,65 x 10 6 M −1 cm −1 |
Las bilinas de PEB y DBV en PE545 también absorben en la región espectral verde, con máximos a 545 y 569 nm respectivamente. El máximo de emisión de fluorescencia es de 580 nm. [2]
Variaciones de R-Ficoeritrina
Como se mencionó anteriormente, la ficoeritrina se puede encontrar en una variedad de especies de algas. Como tal, puede haber variación en la eficiencia de absorbancia y emisión de luz requerida para facilitar la fotosíntesis. Esto podría ser el resultado de la profundidad en la columna de agua en la que reside típicamente un alga específica y la consiguiente necesidad de mayor o menor eficiencia de los pigmentos accesorios.
Con los avances en la tecnología de imágenes y detección que pueden evitar el fotoblanqueo rápido, los fluoróforos de proteínas se han convertido en una herramienta viable y poderosa para los investigadores en campos como la microscopía, el análisis de microarrays y la transferencia Western. A la luz de esto, puede ser beneficioso para los investigadores analizar estas R-ficoeritrinas variables para determinar cuál es la más apropiada para su aplicación particular. Incluso un pequeño aumento en la eficiencia fluorescente podría reducir el ruido de fondo y disminuir la tasa de resultados falsos negativos.
Aplicaciones prácticas
La R-Ficoeritrina (también conocida como PE o R-PE) es útil en el laboratorio como indicador basado en fluorescencia para la presencia de cianobacterias y para marcar anticuerpos , con mayor frecuencia para citometría de flujo . Su uso está limitado en microscopía de inmunofluorescencia debido a sus características de fotoblanqueo rápido . También existen otros tipos de ficoeritrinas, como la B-ficoeritrina, que tienen propiedades espectrales ligeramente diferentes. La B-ficoeritrina absorbe fuertemente a aproximadamente 545 nm (verde ligeramente amarillento) y emite fuertemente a 572 nm (amarillo) en su lugar y podría ser más adecuada para algunos instrumentos. La B-Ficoeritrina también puede ser menos "pegajosa" que la R-Ficoeritrina y contribuye menos a la señal de fondo debido a la unión no específica en ciertas aplicaciones. [ cita requerida ] Sin embargo, la R-PE está mucho más disponible como conjugado de anticuerpos.
La R-Ficoeritrina y la B-Ficoeritrina se encuentran entre los tintes fluorescentes más brillantes jamás identificados.
Referencias
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enlaces externos
- Ficoeritrina en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .