Люцифераза динофлагеллятов (LZensyjg[g ;nukslgiyllxmkf)

Перейти к навигации Перейти к поиску
Dinoflagellate luciferase
Идентификаторы
Шифр КФ 1.13.12.18
Номер CAS 303183-71-3
Базы ферментов
IntEnz IntEnz view
BRENDA BRENDA entry
ExPASy NiceZyme view
MetaCyc metabolic pathway
KEGG KEGG entry
PRIAM profile
PDB structures RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
Поиск
PMC статьи
PubMed статьи
NCBI NCBI proteins
CAS 303183-71-3

Люцифераза динофлагеллятов (динофлагеллят-люциферин: кислород 132-оксидоредуктаза[1][2][3][4][5][6]) — специфическая люцифераза динофлагеллятов, окислительный фермент (оксидоредуктаза), катализирующий реакцию, сопровождающуюся испусканием света, биолюминесценцией.

Такие динофлагелляты, как Gonyaulax polyhedra, Lingulodinium polyedrum, Noctiluca scintillans и Pyrocystis lunula[7], биолюминесцируют (синий свет) при раздражении из-за реакции окисления люцеферин-люциферазы в тысячах сферических органелл (сцинтиллонах).

Механизм реакции

[править | править код]

Синий свет образуется при окислении динофлагеллят-люциферина. Общий вид происходящей реакции[7]:

динофлагеллят люциферин + O 2 окисленный динофлагеллятный люциферин + H(+)+ H 2 O + hnu

Без динофлагеллят-люциферазы скорость реакции между люциферином и кислородом крайне низкая, но значительно ускоряется (катализируется) данным ферментом.

Люцифераза динофлагеллятов является оксидоредуктазой, взаимодействующей с одиночными донорами со встраиванием молекулярного кислорода (оксигеназы), которые не обязательно происходят от O2, с включением одного атома кислорода (внутренние монооксигеназы или внутренние оксидазы со смешанной функцией).

Структура

[править | править код]

Люцифераза динофлагеллятов — это одиночный белок с тремя доменами люциферазы и N-концевым доменом[6]. Три домена представляют собой кристаллическую структуру 1,8-A, содержащую бета-цилиндр карманы (действуют как активные центры, причем каждому домену предшествует регуляторный трёхспиральный пучок[англ.][6]). Эти спиральные пучки содержат важные остатки гистидина, которые играют роль в регуляции pH активности люциферазы динофлагеллятов[6]. Присутствие N-концевых внутримолекулярных консервативных остатков гистидина является причиной потери активности фермента при высоком pH. Протонирование этих остатков гистидина, с изменением конформации каждого домена, позволяет субстрату люциферина проникнуть в расширенный карман. Конформационное изменение обеспечивает доступ и пространство для входа лиганда в активный центр[6]. При pH 8 остатки гистидина остаются непротонированными, взаимодействуют с сетью водородных связей, которые блокируют доступ субстрата к активному центру[6]. Эта блокада преодолевается путем протонирования остатков гистидина или экспериментальной замены остатков гистидина на остатки аланина[6]. На самом деле замена аланина не происходит спонтанно; однако этот экспериментальный результат является дополнительным доказательством того, что более крупные остатки гистидина блокируют доступ к активному центру фермента. N-концевой домен сохраняется между люциферазой динофлагеллят и белками, связывающими люциферин. В этой области белки, связывающие люциферин, могут взаимодействовать с люциферазой так, чтобы лиганд, обычно люциферин, мог проникнуть в активный центр.

Условия реакции

[править | править код]

Люцифераза динофлагеллята активна в слегка кислой среде, но в большинстве случаев для её отделения от субстрата люциферина динофлагеллята требуется белок, связывающий люциферин (LBP); что происходит в нейтральных и щелочных условиях. Потенциалзависимые ионные каналы[англ.] на сцинтилляционных мембранах открываются, позволяя потоку протонов проникать в органеллу, снижая pH в достаточной степени для активации люциферазы динофлагеллятов. Рецепторы, сопряженные с G-белком, и ионы кальция также играют роль в стимуляции биолюминесценции.

Распространение

[править | править код]

Динофлагеллятная люцифераза обнаружена в биолюминесцентных динофлагеллятах, эукариотических протистах, которые обитают в поверхностных водах океана. За излучение этими организмами (после стимуляции) синего света (макс. 475нм) отвечает люцифераза динофлагеллятов. Предполагается, что излучаемый свет служит защитой от хищников или приманкой для добычи. Эти организмы используют сцинтиллоны, которые представляют собой специализированные органеллы, выступающие из цитоплазмы в кислую вакуоль для производства этого света. Именно здесь содержится фермент люцифераза динофлагеллят.

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ Dunlap JC, Hastings JW (October 1981). "The biological clock in Gonyaulax controls luciferase activity by regulating turnover". The Journal of Biological Chemistry. 256 (20): 10509—18. doi:10.1016/S0021-9258(19)68651-5. PMID 7197271.
  2. ↑ Morse D, Pappenheimer AM, Hastings JW (July 1989). "Role of a luciferin-binding protein in the circadian bioluminescent reaction of Gonyaulax polyedra". The Journal of Biological Chemistry. 264 (20): 11822—6. doi:10.1016/S0021-9258(18)80139-9. PMID 2745419.
  3. ↑ Bae YM, Hastings JW (October 1994). "Cloning, sequencing and expression of dinoflagellate luciferase DNA from a marine alga, Gonyaulax polyedra". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Structure and Expression. 1219 (2): 449—56. doi:10.1016/0167-4781(94)90071-x. PMID 7918642.
  4. ↑ Gonyaulax luciferase: gene structure, protein expression, and purification from recombinant sources // Bioluminescence and Chemiluminescence Part C. — 2000. — Vol. 305. — P. 249–58. — ISBN 9780121822064. — doi:10.1016/s0076-6879(00)05492-6.
  5. ↑ Dinoflagellate luciferin-binding protein // Bioluminescence and Chemiluminescence Part C. — 2000. — Vol. 305. — P. 258–76. — ISBN 9780121822064. — doi:10.1016/s0076-6879(00)05493-8.
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Schultz LW, Liu L, Cegielski M, Hastings JW (February 2005). "Crystal structure of a pH-regulated luciferase catalyzing the bioluminescent oxidation of an open tetrapyrrole". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (5): 1378—83. Bibcode:2005PNAS..102.1378S. doi:10.1073/pnas.0409335102. PMC 547824. PMID 15665092.
  7. ↑ 1 2 ENZYME entry: EC 1.13.12.18 (англ.).

Ссылки

[править | править код]
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Люцифераза_динофлагеллятов&oldid=141611513