Фикобилипротеин - Phycobiliprotein

Фикобилипротеины - это водорастворимые белки, присутствующие в цианобактериях и некоторых водорослях ( родофиты , криптомонады , глаукоцистофиты ), которые захватывают световую энергию, которая затем передается хлорофиллам во время фотосинтеза . Фикобилипротеины образуются из комплекса между белками и ковалентно связанными фикобилинами, которые действуют как хромофоры (светозахватывающая часть). Они являются наиболее важными составляющими фикобилисом .

Структура фикобилисомы

Основные фикобилипротеины

Фикобилипротеин МВт ( кДа ) Ex (нм) / Em (нм) Квантовый выход Молярный коэффициент экстинкции (M −1 см −1 ) Комментарий Изображение
R- фикоэритрин (R-PE) 240 498,546,566 нм / 576 нм 0,84 1,53 10 6 Может быть возбуждено лазером Kr / Ar
Применение R-фикоэритрина

Многие приложения и инструменты были разработаны специально для R-фикоэритрина. Он обычно используется в иммуноанализах, таких как FACS, проточная цитометрия, мультимеры / тетрамеры.

Структурные характеристики

R-фикоэритрин также вырабатывается некоторыми красными водорослями. Белок состоит как минимум из трех различных субъединиц и варьируется в зависимости от вида водорослей, которые его продуцируют. Субъединичная структура наиболее распространенного R-PE - (αβ) 6 γ. Субъединица α содержит два фикоэритробилина (PEB), субъединица β имеет 2 или 3 PEB и один фикуробилин (PUB), в то время как различные субъединицы гамма, как сообщается, содержат 3 PEB и 2 PUB (γ 1 ) или 1 или 2 PEB и 1 PUB (γ 2 ).

(Обзорная информация о фикобилипротеинах)

Кристаллическая структура R-фикоэритрина из красных водорослей Gracilaria chilensis ( PDB ID: 1EYX) - основной олигомер ( α β γ ) 2 (так называемая асимметричная единица). Он содержит фикоцианобилин , биливердин IX альфа , фикуробилин , N-метил аспарагин , SO 4 2- . Один фрагмент γ-цепи красный, второй - белый, потому что он не считается альфа-спиралью, несмотря на идентичную аминокислотную последовательность.
B- фикоэритрин (B-PE) 240 546,566 нм / 576 нм 0,98 (545 нм) 2,4 10 6

(563 нм) 2,33 10 6

Приложения для B-фикоэритрина

Из-за своего высокого квантового выхода B-PE считается самым ярким флуорофором в мире. Он совместим с общедоступными лазерами и дает исключительные результаты в проточной цитометрии, люминексе и иммунофлуоресцентном окрашивании. B-PE также менее «липкий», чем обычные синтетические флуорофоры, и поэтому дает меньше фоновых помех.

Структурные характеристики

B-фикоэритрин (B-PE) вырабатывается некоторыми красными водорослями, такими как Rhodella sp. Специфические спектральные характеристики являются результатом состава его субъединиц. B-PE состоит как минимум из трех субъединиц, а иногда и из более. Распределение хромофоров следующее: субъединица α с 2 фикоэритробилинами (PEB), субъединица β с 3 PEB и субъединица γ с 2 PEB и 2 фикоуробилинами (PUB). Четвертичная структура обозначается как (αβ) 6 γ.

(Обзорная информация о фикобилипротеинах)

Кристаллическая структура B-фикоэритрина из красных водорослей Porphyridium cruentum ( PDB ID: 3V57). Асимметричная единица ( α β ) 2 слева и предполагаемая биологическая молекула ( α β ) 3 . Он содержит фикоэритробилин , N-метил аспарагин и SO 4 2- .
C- фикоцианин (CPC) 232 620 нм / 642 нм 0,81 1,54 10 6 Принимает флуоресценцию для R-PE; Его красная флуоресценция может передаваться аллофикоцианину.
Аллофикоцианин (APC) 105 651 нм / 662 нм 0,68 7,3 10 5 Возбужден He / Ne лазером; двойное мечение сульфо-родамином 101 или любым другим эквивалентным флуорохромом.
Применение аллофикоцианина

Многие приложения и инструменты были разработаны специально для аллофикоцианина. Он обычно используется в иммуноанализах, таких как проточная цитометрия и высокопроизводительный скрининг. Это также обычный акцепторный краситель для анализов FRET.

Структурные характеристики

Аллофикоцианин можно выделить из различных видов красных или сине-зеленых водорослей, каждый из которых продуцирует несколько разные формы молекулы. Он состоит из двух разных субъединиц (α и β), каждая из которых имеет один хромофор фикоцианобилина (PCB). Структура субъединицы APC была определена как (αβ) 3 .

(Обзорная информация о фикобилипротеинах)

Додекамер аллофикоцианина + фикоцианобилин 12 (зеленый), Gloeobacter violaceus
↑ = Данные FluoProbes PhycoBiliProteins

Характеристики и применение в биотехнологии

Фикобилипротеины обладают превосходными флуоресцентными свойствами по сравнению с небольшими органическими флуорофорами, особенно когда требуется высокая чувствительность или многоцветное обнаружение:

  • Широкое и высокое поглощение света подходит для многих источников света
  • Очень интенсивное излучение света: в 10-20 раз ярче, чем у небольших органических флуорофоров.
  • Относительно большой сдвиг Стокса дает низкий фон и позволяет обнаруживать многоцветные изображения.
  • Спектры возбуждения и излучения не перекрываются по сравнению с обычными органическими красителями.
  • Может использоваться в тандеме (одновременное использование FRET ) с обычными хромофорами (т.е. PE и FITC или APC и SR101 с одним и тем же источником света).
  • Срок сохранения флуоресценции больше.
  • Очень высокая растворимость в воде

В результате фикобилипротеины обеспечивают очень высокую чувствительность обнаружения и могут использоваться в различных методах флуоресценции, флуориметрических анализах на микропланшетах , проточной цитометрии , FISH и многоцветном обнаружении.

использованная литература

  1. ^ Контрерас-Мартель, C .; Legrand, P .; Piras, C .; Vernede, X .; и другие. (2000-05-09). «Кристаллическая структура R-фикоэритрина при 2,2 ангстрем» . Банк данных белков RCSB (PDB). DOI : 10.2210 / pdb1eyx / PDB . Идентификатор PDB: 1EYX . Проверено 11 октября 2012 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  2. ^ Контрерас-Мартель С, Мартинес-Oyanedel Дж, Bunster М, Р Legrand, Пирас С, Vernede Х, Fontecilla-лагеря JC (январь 2001). «Кристаллизация и 2.2. Разрешающая структура R-фикоэритрина из Gracilaria chilensis: случай идеального полуэдрического двойникования» . Acta Crystallographica D . 57 (Pt 1): 52–60. DOI : 10.1107 / S0907444900015274 . PMID  11134927 . Идентификатор PDB: 1EYX.
  3. ^ a b Изображение, созданное с помощью RasTop (программное обеспечение для молекулярной визуализации).
  4. ^ Камара-Артигас, А. (2011-12-16). «Кристаллическая структура B-фикоэритрина из красных водорослей Porphyridium cruentum при pH 8» . Банк данных белков RCSB (PDB). DOI : 10.2210 / pdb3v57 / PDB . Идентификатор PDB: 3V57 . Проверено 12 октября 2012 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  5. ^ Камара-Артигаса А, Bacarizo Дж, Андухар-Санчес М, Ортис-Salmeron Е, Меса-Валле С, Cuadri С, Мартин-Гарсиа JM, Мартинес-Родригес S, Mazzuca-Sobczuk Т, Ibañez МДж, Аллен JP (октябрь 2012 ). «pH-зависимые структурные конформации B-фикоэритрина из Porphyridium cruentum». Журнал FEBS . 279 (19): 3680–3691. DOI : 10.1111 / j.1742-4658.2012.08730.x . PMID  22863205 . S2CID  31253970 . Идентификатор PDB: 3V57.
  6. ^ Сравнение обнаружения MicroPlate между SureLight P-3L, другими флуорофорами и ферментативным обнаружением Columbia Biosciences, 2010
  7. ^ Цианобактериальные стабилизированные фикобилисомы в качестве флуорохромов для обнаружения внеклеточных антигенов с помощью проточной цитометрии Telford - J. Immun. Методы, 2001 г.