Plastosiyanin - Plastocyanin - Wikipedia

Tarkibi PDB 3BQV.

Plastosiyanin vositachilik qiladigan mis tarkibidagi oqsildir elektron o'tkazish. U ishtirok etadigan turli xil o'simliklarda uchraydi fotosintez. Protein - bu prototip ko'k mis oqsillari, qizg'ish ko'k rangli bir oila metalloproteinlar.

Funktsiya

Yilda fotosintez, plastosiyanin orasidagi elektron uzatuvchi vosita sifatida ishlaydi sitoxrom f ning sitoxrom b6f murakkab dan fotosistem II va P700 + dan fotosurat I. Sitoxrom b6f murakkab va P700+ ikkalasi ham membrana bilan bog'langan oqsillar bo'lib, ularning lümen tomonida ochiq qoldiqlar mavjud tilakoid ning membranasi xloroplastlar. Sitoxrom f elektron donor vazifasini bajaradi, P700 + esa kamaytirilgan plastosiyanindan elektronlarni qabul qiladi.[1]

Tuzilishi

Plastosiyanindagi mis uchastkasi, metalni bog'laydigan to'rtta aminokislotalar bilan etiketlangan.

Plastosiyanin xarakterli bo'lgan mis mis oqsillaridan birinchisi edi Rentgenologik kristallografiya.[2][1][3] Unda sakkizta torli xususiyatlar mavjud antiparallel β-barrel bittasini o'z ichiga olgan mis markaz.[2]

Terak tarkibidagi oqsilning tuzilishi, suv o'tlari, maydanoz, ismaloq va frantsuz loviya o'simliklari kristallografik jihatdan tavsiflangan.[2] Barcha holatlarda majburiy joy odatda saqlanib qoladi. Mis markaziga to'rtta bog'langan ligandlar: the imidazol ikki kishilik guruhlar histidin qoldiqlari (His37 va His87), tiolati Cys84 va thioether Met92. Misni bog'lash joyining geometriyasi "buzilgan trigonal piramidal" deb ta'riflanadi. Cu-S (cys) aloqasi ancha qisqaroq (207) pikometrlar ) Cu-S (met) (282 pm) zayomiga nisbatan. Cho'zilgan Cu-tioeter aloqasi Cu-ni beqarorlashtiradiganga o'xshaydiII shu bilan uning oksidlanish qobiliyatini oshiradi. Moviy rang (597 nm eng yuqori yutilish) S dan zaryad uzatish uchun o'tkaziladipπ Cu-gadx2-y2.[4]

Plastosiyaninning kamaytirilgan shaklida His-87 protonlangan bo'ladi.

Mis bilan bog'lanish joyi yaqinidagi oqsilning molekulyar yuzasi biroz o'zgarib tursa, barcha plastosiyaninlar mis bog'lanish joyining ochiq gistidinini o'rab turgan hidrofob yuzasiga ega. O'simlik plastosiyaninlarida kislotali qoldiqlar yuqori darajada konservalangan ikki tomonda joylashgan tirozin -83. Algal plastosiyaninlar va oiladagi qon tomir o'simliklardan Apiaceae, o'xshash kislotali qoldiqlarni o'z ichiga oladi, ammo shakllari o'simlik plastosiyaninlaridan farq qiladi - ular tarkibida 57 va 58 qoldiqlari yo'q. siyanobakteriyalar, zaryadlangan qoldiqlarning yuzaga taqsimlanishi boshqacha ökaryotik plastosiyaninlar va turli xil bakteriyalar turlari orasida farqlar katta. Ko'p siyanobakterial plastosiyaninlarda 107 ta aminokislotalar mavjud. Garchi kislotali yamalar bakteriyalarda saqlanib qolmaydi hidrofob yamoq har doim mavjud. Ushbu hidrofobik va kislotali yamalar elektronlarni uzatishda ishtirok etadigan boshqa oqsillarni tanib olish / bog'lash joylari deb ishoniladi.

Reaksiyalar

Plastosiyanin (Cu2+Pc) quyidagi reaktsiyaga muvofiq sitoxrom f bilan kamayadi (elektron qo'shiladi):

Cu2+Kompyuter + e− → Cu+Kompyuter

Ajralishdan keyin Cu+Kompyuter P700 bilan tanib olish / bog'lash sodir bo'lguncha lümen oralig'ida tarqaladi+, bu erda P700+ Cu ni oksidlaydi+Quyidagi reaktsiyaga muvofiq kompyuter:

Cu+Kompyuter → Cu2+Kompyuter + e−

Oksidlanish-qaytarilish potentsiali 370 mV ga teng[5] va izoelektrik pH qiymati taxminan 4 ga teng.[6]

Entatik holat

Katalizatorning vazifasi - elektronni uzatish tezligini oshirish (oksidlanish-qaytarilish ) reaktsiya. Plastosiyanin fermentlar kabi kamroq ishlaydi, bu erda fermentlar elektronni o'tkazish uchun zarur bo'lgan o'tish energiyasini kamaytiradi. Plastosiyanin ko'proq ishlaydi entatik holatlar bu erda oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi uchun zarur bo'lgan energiya miqdori kamayib, reaktivlarning energiyasini oshiradi. Boshqa bir narsa plastosiyaninning funktsiyasini qayta o'zgartirish edi, chunki u elektronni o'tkazish reaktsiyasini kichikligini ta'minlash orqali osonlashtirishi mumkin qayta tashkil etish energiyasi, taxminan 16-28 kkal / mol gacha o'lchangan.[7]

Platsosiyaninning oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasining xususiyatlarini o'rganish, kabi usullar kvant mexanikasi / molekulyar mexanika (QM / MM) molekulyar dinamikasi simulyatsiyalar. Ushbu usul plastosiyaninning entatik xususiyatga ega ekanligini aniqlash uchun ishlatilgan kuchlanish energiyasi taxminan 10 kkal / mol.[7]

Okeanda

Odatda plastosiyanin tarkibidagi organizmlarda bo'lishi mumkin xlorofill b va siyanobakteriyalar, shuningdek, o'z ichiga olgan suv o'tlari xlorofill v. Plastosiyanin ham topilgan diatom, Talassiosira okeanika, okeanik muhitda topish mumkin. Platsosiyanin oqsilini o'z ichiga olgan bu organizmlarni topish hayratlanarli edi, chunki okeanda erigan misning konsentratsiyasi odatda past (0,4 - 50 nM orasida). Ammo, misning okeanlardagi konsentratsiyasi, masalan, boshqa metallarning kontsentratsiyasiga nisbatan ancha yuqori rux va temir. Okeanda yashovchi boshqa organizmlar, masalan, fitoplankton, fotosintezni osonlashtirish va o'sishi uchun ushbu past konsentratsiyali metallarga (Fe va Zn) kerak bo'lmagan joyga moslashdilar.[8]

Adabiyotlar

  1. ^ a b Redinbo MR, Yeates TO, Merchant S (1994 yil fevral). "Plastosiyanin: tarkibiy va funktsional tahlil". Bioenergetika va biomembranalar jurnali. 26 (1): 49–66. doi:10.1007 / BF00763219. PMID  8027022.
  2. ^ a b v Xue Y, Okvist M, Xansson O, Young S (oktyabr 1998). "Ismaloq plastosiyaninning 1,7 piksellar sonidagi kristalli tuzilishi". Proteinli fan. 7 (10): 2099–105. doi:10.1002 / pro.5560071006. PMC  2143848. PMID  9792096.
  3. ^ Freeman HC, Guss JM (2001). "Plastosiyanin". Bode W-da Messerschmidt A, Cygler M (tahrir). Metallloproteinlar bo'yicha qo'llanma. 2. Chichester: John Wiley & Sons. 1153-69 betlar. ISBN  978-0-471-62743-2.
  4. ^ Gewirth AA, Sulaymon EI (iyun 1988). "Platsosiyaninning elektron tuzilishi: hayajonlangan holat spektral xususiyatlari". J Am Chem Soc. 110 (12): 3811–9. doi:10.1021 / ja00220a015.
  5. ^ Anderson GP, ​​Sanderson DG, Li CH, Durell S, Anderson LB, Gross EL (dekabr 1987). "Platsosiyaninning etilenediamin kimyoviy modifikatsiyasining sitoxrom f oksidlanish va P-700 + qaytarilish tezligiga ta'siri". Biochimica et Biofhysica Acta (BBA) - Bioenergetika. 894 (3): 386–98. doi:10.1016/0005-2728(87)90117-4. PMID  3689779.
  6. ^ Ratajczak R, Mitchell R, Haehnel V (1988). "Fotosistem I oksidlovchi uchastkasining xususiyatlari". Biokimyo. Biofiz. Acta. 933 (2): 306–318. doi:10.1016/0005-2728(88)90038-2.
  7. ^ a b Hurd CA, Besley NA, Robinson D (iyun 2017). "Platsosiyanindagi entatik holatning tabiatini QM / MM o'rganish". Hisoblash kimyosi jurnali. 38 (16): 1431–1437. doi:10.1002 / jcc.24666. PMC  5434870. PMID  27859435.
  8. ^ Peers G, Price NM (2006 yil may). "Okean diatomi orqali elektronlarni tashish uchun ishlatiladigan mis tarkibidagi plastosiyanin". Tabiat. 441 (7091): 341–4. Bibcode:2006 yil natur.441..341P. doi:10.1038 / nature04630. PMID  16572122.

Qo'shimcha o'qish

  • Berg JM, Lippard SJ (1994). "Moviy mis oqsillari". Bioinorganik kimyo tamoyillari. Sausalito, Calif: Universitet ilmiy kitoblari. 237–242 betlar. ISBN  978-0-935702-72-9.
  • Sato K, Kohzuma T, Dennison S (2003 yil fevral). "Platsosiyaninlarning faol joy tuzilishi va elektron o'tkazuvchanlik reaktivligi". Amerika Kimyo Jamiyati jurnali. 125 (8): 2101–12. doi:10.1021 / ja021005u. PMID  12590538.