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| フィコビリソームタンパク質 | |||||||||
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 フィコビリソーム内のタンパク質サブユニットの配置。 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | フィコビリソーム | ||||||||
| パム | PF00502 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| SCOP2 | 1cpc / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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フィコビリソームは集光アンテナであり、集めた光子のエネルギーをシアノバクテリアの光化学系IIと光化学系I 、および紅藻類と灰色植物の葉緑体に伝達します。[1] [2] [3]フィコビリソームは緑藻類と植物 の葉緑体の進化の過程で失われました。[3]
一般的な構造
フィコビリソームは、チラコイド膜に固定されたタンパク質複合体（最大600個のポリペプチド）です。これらは、色素タンパク質、フィコビリタンパク質、および関連するリンカーポリペプチドのスタックで構成されています。各フィコビリソームは、アロフィコシアニンでできたコアと、そこから積み重ねられたフィコシアニンと（存在する場合）フィコエリトリンまたはフィコエリスロシアニンのディスクでできた数本の外側を向いたロッドで構成されています。フィコビリタンパク質のスペクトル特性は、主に補欠分子族によって決定されます。補欠分子族は、フィコシアノビリン、フィコエリスロビリン、フィコウロビリン、フィコビリビオリンを含むフィコビリンと呼ばれる線状テトラピロールです。特定のフィコビリンのスペクトル特性は、そのタンパク質環境によって影響を受けます。[4]
関数
各フィコビリタンパク質は、可視光域で特定の吸収および蛍光発光極大値を持ちます。したがって、フィコビリソーム内のそれらの存在と特定の配置により、光エネルギーが吸収され、光合成系 II のクロロフィル aに一方向に伝達されます。このようにして、細胞はクロロフィルがアクセスできない利用可能な光の波長 (500～650 nm の範囲) を利用し、そのエネルギーを光合成に利用します。これは、水柱の深部で特に有利です。深部では、より長い波長の光は透過率が低く、したがってクロロフィルに直接利用されにくいためです。
フィコビリソームの幾何学的配置はアンテナのような集合体として非常に優雅であり、エネルギー伝達効率は95%に達する。[5]
進化と多様性
フィコビリソームの一般的な構造には多くのバリエーションがあります。その形状は半円盤状（シアノバクテリア）または半楕円状（紅藻類）です。フィコエリトリンを欠く種は、ロッドあたり少なくとも2つのフィコシアニンディスクを持ち、最大限の光合成を行うのに十分です。[6]
フィコビリタンパク質自体は、その機能が高度に制限されているため（特定の波長の吸収と伝達）、配列の進化がほとんど見られません。[要出典] シアノバクテリアのいくつかの種では、フィコシアニンとフィコエリトリンの両方が存在する場合、フィコビリソームは光の色に反応して大幅に再構築されることがあります。緑色の光では、桿体の遠位部分は赤色のフィコエリトリンでできており、緑色の光をよりよく吸収します。赤色の光では、これが青色のフィコシアニンに置き換えられ、赤色の光をよりよく吸収します。この可逆的なプロセスは、相補的色順応として知られています。これは、シアノバクテリアの光合成システムの構成要素であり、さまざまな構造がリンクされている粒子です（つまり、チラコイド膜など）。[要出典]
アプリケーション
フィコビリソームは、即時蛍光[7]、[8]フローサイトメトリー、[9]ウェスタンブロッティング、タンパク質マイクロアレイに使用できます。一部のフィコビリソームはCy5に似た吸収および発光プロファイルを持っているため、多くの同じ用途に使用できます。また、最大200倍明るく、ストークスシフトが大きいため、結合イベントごとに大きな信号を提供します。この特性により、低レベルのターゲット分子[9]またはまれなイベントの検出が可能になります。
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藍藻類のフィコビリソームの励起スペクトルと発光スペクトル。 -
ウェスタンブロットアプリケーションにおけるフィコビリソームとシアニン染料の検出能力の比較。
参考文献
- ^ Kawakami K, Hamaguchi T, Hirose Y, Kosumi D, Miyata M, Kamiya N, Yonekura K (2022). 「好熱性シアノバクテリアの光捕集性フィコビリソームのコアとロッドの構造」Nature Communications . 13 . doi : 10.1038/s41467-022-30962-9 . PMC 9205905 . Art. No. 3389.
- ^ Chang L, Liu X, Li Y, Liu CC, Yang F, Zhao J, Sui SF (2015). 「完全なフィコビリソームの構造的構成と光化学系IIとの関連」. Cell Research . 25 (6): 726–737. doi :10.1038/cr.2015.59. PMC 4456626. PMID 25998682 .
- ^ ab Stadnichuk IN、Kusnetsov VV (2021)。「植物細胞の進化における葉緑体の共生起源」。ロシア植物生理学ジャーナル。68 (1): 1–16。doi : 10.1134 /S1021443721010179。S2CID 255012748 。
- ^ Singh NK、Sonani RR、Rastogi RP、Madamwar D (2015) 。 「フィコビリソーム：シアノバクテリアの効率的な光合成に不可欠な初期段階」。EXCLIジャーナル。14 ：268–89。doi ： 10.17179 /excli2014-723。PMC 4553884。PMID 26417362。
- ^ Glazer AN (1985 年6 月)。「フィコビリソームによる光の収集」。Annual Review of Biophysics and Biophysical Chemistry。14 : 47–77。doi :10.1146 / annurev.bb.14.060185.000403。PMID 3924069 。
- ^ Lea-Smith DJ、Bombelli P、Dennis JS、Scott SA、Smith AG、Howe CJ (2014 年 6 月)。「Synechocystis sp. PCC 6803 のフィコビリソーム欠損株はサイズが縮小し、生産性の向上には炭素制限条件が必要」。植物 生理学。165 ( 2 ): 705–714。doi : 10.1104 /pp.114.237206。PMC 4044857。PMID 24760817。
- ^ Zoha SJ、Ramnarain S、Morseman JP、Moss MW、Allnutt FT、Rogers YH、Harvey B (1999)。「超高感度直接検出用PBXL蛍光染料」。Journal of Fluorescence。9 ( 3): 197–208。doi : 10.1023 /A:1022503600141。S2CID 12373519 。
- ^ 「SureLight®P-3L、その他の蛍光体、酵素検出のマイクロプレート検出比較」(PDF)。技術速報 3。コロンビアバイオサイエンス。2010年。2018年3月18日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^ ab Telford WG、Moss MW、Morseman JP、Allnutt FC（2001年8月）。「フローサイトメトリーによる細胞外抗原検出のための蛍光色素としてのシアノバクテリア安定化フィコビリソーム」（PDF ）。Journal of Immunological Methods。254（1–2）：13–30。doi ： 10.1016 /s0022-1759（01）00367-2。PMID 11406150。 2018年3月18日に オリジナル（PDF）からアーカイブ。 2014年6月7日閲覧。
さらに読む
- Zheng L、Zheng Z、Li X、Wang G、 Zhang K、Wei P、Zhao J、Gao N (2021)。「シアノバクテリアフィコビリソームのエネルギー伝達メカニズムの構造的洞察」。Nature Communications。12。doi ：10.1038 / s41467-021-25813 - y。PMC 8448738。Art . No. 5497。
外部リンク
- 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)のフィコビリソーム
- コロンビアバイオサイエンス - フィコビリソームリソース