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Complejo peridinina-clorofila-proteína

El complejo peridinina-clorofila-proteína ( PCP o PerCP ) es un complejo molecular soluble que consiste en la proteína peridinina-clorofila a unida a peridinina , clorofila y lípidos . Las moléculas de peridinina absorben luz en las longitudes de onda azul-verde (470 a 550 nm) y transfieren energía a las moléculas de clorofila con una eficiencia extremadamente alta. [1] [2] Los complejos PCP se encuentran en muchos dinoflagelados fotosintéticos , en los que pueden ser los principales complejos de recolección de luz . [3]

Estructura

El trímero no cristalográfico que se cree que es el estado biológicamente funcional del complejo PCP de A. carterae . El monómero inferior izquierdo se muestra con pigmentos y lípidos y está coloreado para indicar la repetición pseudosimétrica; en el caso de los otros dos monómeros, solo se muestra la proteína, en color tostado y rojo. [1]

La proteína PCP se ha identificado en genomas de dinoflagelados en al menos dos formas, una forma homodímera compuesta de dos monómeros de 15 kD y una forma monomérica de alrededor de 32 kD que se cree que evolucionó a partir de la forma homodímera a través de la duplicación genética . La forma monomérica consta de dos dominios pseudosimétricos de ocho hélices en los que las hélices están empaquetadas en una topología compleja que se asemeja a la de las láminas beta en un pliegue de rollo de gelatina . [1] La disposición tridimensional de las hélices forma una molécula con forma de barco con una gran cavidad central en la que se unen los pigmentos y los lípidos. Cada segmento de ocho hélices típicamente une cuatro moléculas de peridinina , una molécula de clorofila a y una molécula de lípido como digalactosil diacil glicerol ; sin embargo, esta estequiometría varía entre especies y entre isoformas de PCP . [4] [3] La proporción más común de peridinina:clorofila 4:1 fue predicha por espectroscopia en la década de 1970, [5] pero no fue confirmada hasta que se resolvió la estructura cristalina del complejo PCP de Amphidinium carterae en la década de 1990. [1] Ya sea que se forme a partir de un monómero o dímero de proteína, el complejo proteína-pigmento ensamblado a veces se conoce como bPCP (por "building block") y es la unidad estable mínima. [4] En al menos algunas formas de PCP, incluida la de A. carterae , estos bloques de construcción se ensamblan en un trímero que se piensa que es el estado biológicamente funcional. [1]

Cuando se resolvió la estructura cristalográfica de rayos X del PCP en 1997, representaba un nuevo pliegue proteico , y su topología sigue siendo única entre las proteínas conocidas. La base de datos CATH , que clasifica sistemáticamente las estructuras proteicas, hace referencia a la estructura como un pliegue de "solenoide alfa"; sin embargo, en otras partes de la literatura se utiliza el término solenoide alfa para estructuras proteicas helicoidales abiertas y menos compactas. [6]

Función

Una sola molécula de peridinina.

Los dinoflagelados fotosintéticos contienen complejos de captación de luz unidos a la membrana similares a los que se encuentran en las plantas verdes . Además, contienen complejos de proteína-pigmento solubles en agua que explotan carotenoides como la peridinina para ampliar su capacidad fotosintética. La peridinina absorbe luz en las longitudes de onda azul-verde (470 a 550 nm) que son inaccesibles para la clorofila por sí sola; en cambio, el complejo PCP utiliza la geometría de las orientaciones relativas del pigmento para efectuar una transferencia de energía de extremadamente alta eficiencia desde las moléculas de peridinina a su molécula de clorofila vecina. [4] [3] [7] El PCP ha servido como un sistema modelo común para la espectroscopia y para los cálculos teóricos relacionados con la fotofísica de la proteína. [8]

Se cree que los complejos de PCP ocupan el lumen del tilacoide . Después de la transferencia de energía de la peridinina al pigmento de clorofila, se cree que los complejos de PCP transfieren energía de la clorofila excitada a los complejos de captación de luz unidos a la membrana . [4]

Referencias

  1. ^ abcdef Hofmann E, Wrench PM, Sharples FP, Hiller RG, Welte W, Diederichs K (junio de 1996). "Base estructural de la captación de luz por carotenoides: proteína peridinina-clorofila de Amphidinium carterae". Science . 272 ​​(5269): 1788–91. doi :10.1126/science.272.5269.1788. PMID  8650577.
  2. ^ Ghosh, S.; Bishop, MM; Roscioli, JD; LaFountain, AM; Frank, HA; Beck, WF (2017). "Transferencia de energía de excitación por mecanismos coherentes e incoherentes en la proteína peridinina-clorofila a". J. Phys. Chem. Lett . 8 (2): 463–469. doi :10.1021/acs.jpclett.6b02881. PMID  28042923.
  3. ^ abc Jiang J, Zhang H, Kang Y, Bina D, Lo CS, Blankenship RE (julio de 2012). "Caracterización del complejo peridinina-clorofila a-proteína en el dinoflagelado Symbiodinium". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics . 1817 (7): 983–9. doi :10.1016/j.bbabio.2012.03.027. PMC 3947849 . PMID  22497797. 
  4. ^ abcd Schulte T, Johanning S, Hofmann E (diciembre de 2010). "Estructura y función de las proteínas peridinina-clorofila nativas y replegadas de dinoflagelados". Revista Europea de Biología Celular . 89 (12): 990–7. doi :10.1016/j.ejcb.2010.08.004. PMID  20846743.
  5. ^ Song, Pill-Soon; Koka, Prasad; Prezelin, Barbara B.; Haxo, Francis T. (octubre de 1976). "Topología molecular del complejo de pigmentos fotosintéticos que captan luz, proteína peridinina-clorofila a, de dinoflagelados marinos". Bioquímica . 15 (20): 4422–4427. doi :10.1021/bi00665a012. PMID  987799.
  6. ^ Field MC, Sali A, Rout MP (junio de 2011). "Evolución: De juerga: BAR, ESCRT, COP y, finalmente, conseguir el abrigo". The Journal of Cell Biology . 193 (6): 963–72. doi :10.1083/jcb.201102042. PMC 3115789 . PMID  21670211. 
  7. ^ Roscioli, JD; Ghosh, S.; Bishop, MM; LaFountain, AM; Frank, HA; Beck, WF (2017). "Transferencia de energía de excitación coherente cuántica por carotenoides en la recolección de luz fotosintética". J. Phys. Chem. Lett . 8 (20): 5141–5147. doi :10.1021/acs.jpclett.7b01791. PMID  28968122.
  8. ^ Carbonera D, Di Valentin M, Spezia R, Mezzetti A (2014). "Las propiedades fotofísicas únicas de la proteína peridinina-clorofila-α". Current Protein & Peptide Science . 15 (4): 332–50. doi :10.2174/1389203715666140327111139. PMC 4030626 . PMID  24678668.