Renilla-luciferin 2-monooxigenasa , Renilla luciferase o RLuc , es una enzima bioluminiscente que se encuentra en Renilla reniformis , que pertenece a un grupo de coelenterazine luciferasas . De este grupo de enzimas, la luciferasa de Renilla reniformis ha sido la más estudiada y, debido a su bioluminiscencia que requiere solo oxígeno molecular, tiene una amplia gama de aplicaciones, con usos como sonda de gen reportero en cultivo celular, imágenes in vivo, y varias otras áreas de investigación biológica. [2]Recientemente, se han desarrollado quimeras de RLuc y se ha demostrado que son las proteínas luminiscentes más brillantes hasta la fecha, y han demostrado ser eficaces tanto en la obtención de imágenes no invasivas de una sola célula como de todo el cuerpo. [3]
Renilla-luciferina 2-monooxigenasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 1.13.12.5 | |||||||
No CAS. | 61869-41-8 | |||||||
Bases de datos | ||||||||
IntEnz | Vista IntEnz | |||||||
BRENDA | Entrada BRENDA | |||||||
FÁCIL | NiceZyme vista | |||||||
KEGG | Entrada KEGG | |||||||
MetaCyc | camino metabólico | |||||||
PRIAM | perfil | |||||||
Estructuras PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
Ontología de genes | AmiGO / QuickGO | |||||||
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Tenga en cuenta que el registro de la CE también incluye otras enzimas no relacionadas que catalizan la misma reacción. Un ejemplo es la aequorina fotoproteína dependiente de calcio : mientras que Rluc pertenece a la superfamilia de hidrolasa AB , la aequorina es una proteína de mano EF . [4] El nombre no se refiere específicamente a Renilla , sino que se refiere a Renilla-luciferina, una sustancia química también conocida como coelenterazina.
Reacción química
RLuc es una oxidorreductasa , que actúa específicamente sobre donantes únicos con O 2 como oxidante. Sin embargo, esta enzima parece no estar relacionada con la mayoría de las otras luciferasas que actúan sobre la coelenterazina, como las de los copépodos . RLuc cataliza la reacción química
Coelenterazina + O 2 coelenteramida + CO 2 + hν
En el proceso, la coelenterazina se oxida con una pérdida concurrente de CO 2 y se emite un fotón de luz azul. [5]
Función biológica
En Renilla reniformis , RLuc se encuentra en estructuras intracelulares unidas a la membrana dentro de células emisoras de luz especializadas, [6] [7] y se acopla con una proteína fluorescente verde que interactúa estrechamente (RrGFP), [8] y una unión de luciferina activada por Ca ++ proteína (RrLBP). [9] Aunque la oxidación catalizada por luciferasa de coelenterazina libera un fotón de luz azul (480 nm), esto no se observa in vivo . En cambio, la energía liberada por la reacción que involucra a RLuc se pasa a través de la transferencia de energía de resonancia al fluoróforo de RrGFP y se emite como un fotón verde (505 nm), [10] dando como resultado una bioluminiscencia verde observada en el animal. Este proceso se basa en un mecanismo de transferencia de energía de resonancia de Förster (FRET), que aumenta el número de fotones emitidos aproximadamente seis veces. [11]
Estructura
La luciferasa de Renilla contiene 311 aminoácidos , [1] y es activa como un monómero de cadena polipeptídica simple casi esférica de 36 kDa , que tiene una tendencia a la autoasociación, formando dímeros y trímeros inactivos. [12] [13] Al igual que otras enzimas de la superfamilia deshalogenasa , tiene una secuencia característica de pliegues α / β-hidrolasa en su núcleo [14] y comparte la tríada catalítica conservada de residuos empleados por deshalogenasas . [15] En RLuc, el bucle que contiene los residuos 153-163 es estructuralmente flexible, lo que facilita una mayor difusión de los disolventes en el sitio activo, que contiene una tríada catalítica altamente conservada que consta de ácido aspártico en el residuo 120, ácido glutámico en el residuo 144 y Histidina en el residuo 285. [1]
Vía de la enzima
A diferencia de las fotoproteínas que se unen de forma estable a la coelenterazina y emiten luz tras la adición de calcio, la coelenterazina normalmente se une a RrLBP, la proteína de unión a luciferina. Cuando se estimula, un ion Ca 2+ primero interactúa con RrLBP, lo que hace que libere coelenterazina. [9] La coelenterazina luego es oxidada por RLuc en coelenteramida , liberando un solo fotón de luz azul (480 nm) en el proceso. Este fotón es capturado por la GFP adyacente, liberando un fotón de luz verde . Esta vía se resume a continuación.
Mecanismo
La reacción química mediada por RLuc implica la degradación catalítica de coelenterazina y procede a través de un intermedio de 1,2- dioxetano (también llamado dioxetanona o peróxido cíclico). [16] Con base en estudios que utilizan especies de oxígeno marcadas radiactivamente dentro del complejo RLuc, se ha determinado que el oxígeno del carbonilo de luciferina se intercambia rápidamente con oxígeno del agua antes de la incorporación de un átomo de oxígeno del O 2 a través de un intermedio dioxetano . El CO 2 resultante también intercambia rápidamente sus oxígenos con los del agua circundante. [17] El mecanismo general se describe a continuación.
Referencias
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- ^ Daunert, Sylvia (2006). Fotoproteínas en bioanálisis . John Wiley e hijos.
- ^ Saito K, Chang YF, Horikawa K, Hatsugai N, Higuchi Y, Hashida M, Yoshida Y, Matsuda T, Arai Y, Nagai T (11 de diciembre de 2012). "Proteínas luminiscentes para imágenes de cuerpo entero y unicelulares de alta velocidad" . Comunicaciones de la naturaleza . 3 : 1262. Bibcode : 2012NatCo ... 3.1262S . doi : 10.1038 / ncomms2248 . PMC 3535334 . PMID 23232392 .
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