plastosiyanin - Plastocyanin

PDB 3BQV'den yapı .

Plastocyanin , elektron transferine aracılık eden bakır içeren bir proteindir . Fotosenteze katıldığı çeşitli bitkilerde bulunur . Protein, yoğun mavi renkli metalloproteinlerin bir ailesi olan mavi bakır proteinlerinin bir prototipidir .

İşlev

Olarak fotosentez arasında bir elektron transfer ajanı olarak plastosiyanin fonksiyonları sitokrom f ait sitokrom b _{, 6} f kompleks gelen fotosistem II gelen ve P700 + fotosistem I . Sitokrom b ₆ f kompleksi ve P700 ⁺ , kloroplastların tilakoid zarının lümen tarafında açıkta kalan kalıntılara sahip zara bağlı proteinlerdir . Sitokrom f elektron donörü görevi görürken P700+ indirgenmiş plastosiyaninden elektronları kabul eder.

Yapı

Plastosiyanin içindeki bakır bölgesi, etiketli metali bağlayan dört amino asit ile.

Plastocyanin, X-ışını kristalografisi ile karakterize edilen mavi bakır proteinlerinin ilkiydi . Bir bakır merkez içeren sekiz telli antiparalel bir β-namluya sahiptir .

Kavak, alg , maydanoz , ıspanak ve Fransız fasulyesi bitkilerinden elde edilen proteinin yapıları kristalografik olarak karakterize edilmiştir. Her durumda bağlanma bölgesi genellikle korunur. Bakır merkeze bağlı dörttür ligandlar : imidazol iki grupları histidin kalıntılarının (His37 ve His87), bir tiyolat Cys84 ve tiyoeter Met92 . Bakır bağlanma bölgesinin geometrisi 'çarpık üçgen piramidal' olarak tanımlanır. Cu-S (cys) kontağı, Cu-S (met) (282 pm) bağından çok daha kısadır (207 pikometre ). Uzatılmış Cu-tiyoeter bağının Cu ^II durumunu kararsızlaştırdığı ve böylece oksitleyici gücünü arttırdığı görülmektedir. Mavi renk (597 nm tepe emilim) S, bir yük aktarma geçişi atanan _pπ Cu _{dx ² -y ²} .

İndirgenmiş plastosiyanin formunda, His-87 protonlanır.

Proteinin bakır bağlanma bölgesine yakın moleküler yüzeyi biraz değişirken, tüm plastosiyaninler bakır bağlanma bölgesinin açıkta kalan histidinini çevreleyen hidrofobik bir yüzeye sahiptir. Bitki plastosiyaninlerinde asidik kalıntılar, yüksek oranda korunmuş tirozin -83'ün her iki tarafında bulunur . Algal plastosiyaninler ve Apiaceae familyasındaki vasküler bitkilerden olanlar, benzer asidik tortular içerir, ancak bitki plastosiyaninlerininkinden farklı şekilde şekillendirilirler - 57 ve 58 tortuları içermezler. Siyanobakterilerde , yüzeydeki yüklü tortuların dağılımı ökaryotik plastosiyaninlerden farklıdır. ve farklı bakteri türleri arasındaki varyasyonlar büyüktür. Birçok siyanobakteriyel plastosiyanin, 107 amino aside sahiptir. Her ne kadar asidik yamalar bakterilerde korunmamaktaydı, hidrofobik yama her zaman mevcuttur. Bu hidrofobik ve asidik yamaların, elektron transferinde yer alan diğer proteinler için tanıma/bağlanma yerleri olduğuna inanılmaktadır.

Reaksiyonlar

Plastosiyanin (Cu ²⁺ Pc), aşağıdaki reaksiyona göre sitokrom f tarafından indirgenir (bir elektron eklenir):

Cu ²⁺ Pc + e ⁻ → Cu ⁺ Pc

Ayrışmadan sonra, Cu ⁺ Pc, P700 ⁺ ile tanıma/bağlanma gerçekleşene kadar lümen boşluğu boyunca yayılır , bu noktada P700 ⁺ , Cu ⁺ Pc'yi aşağıdaki reaksiyona göre oksitler :

Cu ⁺ Pc → Cu ²⁺ Pc + e ⁻

Redoks potansiyeli yaklaşık 370 mV'dir ve izoelektrik pH yaklaşık 4'tür.

entatik durum

Bir katalizörün işlevi, elektron transfer ( redoks ) reaksiyonunun hızını arttırmaktır . Plastocyaninin, enzimlerin elektronu aktarmak için gereken geçiş enerjisini azalttığı bir enzim gibi daha az çalıştığına inanılmaktadır. Plastocyanin , reaktanların enerjisini arttırdığı ve redoks reaksiyonunun gerçekleşmesi için gereken enerji miktarını azalttığı entatik hallerin ilkeleri üzerinde daha fazla çalışır . Plastosiyaninin işlevini yeniden ifade etmenin bir başka yolu, yaklaşık 16-28 kcal/mol olarak ölçülen küçük bir yeniden düzenleme enerjisi sağlayarak elektron transfer reaksiyonunu kolaylaştırabilmesidir .

Plastosiyanin redoks reaksiyonunun özelliklerini incelemek için kuantum mekaniği / moleküler mekanik (QM/MM) moleküler dinamik simülasyonları gibi yöntemler. Bu yöntem, plastosiyaninin yaklaşık 10 kcal/mol'lük bir entatik gerilim enerjisine sahip olduğunu belirlemek için kullanıldı .

Okyanusta

Plastosiyanin genellikle klorofil b ve siyanobakteriler içeren organizmalarda ve ayrıca klorofil c içeren alglerde bulunabilir . Plastosiyanin da bulunmuştur diyatomelere , Thalassiosira oceanica- okyanus ortamlarda bulunabilir. Okyanusta çözünen bakır konsantrasyonu genellikle düşük olduğundan (0,4 – 50 nM arasında) plastosiyanin proteini içeren bu organizmaları bulmak şaşırtıcıydı. Bununla birlikte, okyanuslardaki bakır konsantrasyonu, çinko ve demir gibi diğer metallerin konsantrasyonlarına kıyasla nispeten daha yüksektir . Fitoplankton gibi okyanusta yaşayan diğer organizmalar, fotosentezi kolaylaştırmak ve büyümek için bu düşük konsantrasyonlu metallere (Fe ve Zn) ihtiyaç duymadıkları yerlere adapte olmuşlardır.

Referanslar

daha fazla okuma