Phycobiliprotéine - Phycobiliprotein

Les phycobiliprotéines sont des protéines hydrosolubles présentes dans les cyanobactéries et certaines algues ( rhodophytes , cryptomonades , glaucocystophytes ) qui captent l'énergie lumineuse, qui est ensuite transmise aux chlorophylles lors de la photosynthèse . Les phycobiliprotéines sont formées d'un complexe entre des protéines et des phycobilines liées de manière covalente qui agissent comme des chromophores (la partie qui capte la lumière). Ce sont les constituants les plus importants des phycobilisomes .

Structure du phycobilisome

Phycobiliprotéines majeures

Phycobiliprotéine MW ( kDa ) Ex (nm) / Em (nm) Rendement quantique Coefficient d'extinction molaire (M -1 cm -1 ) Commenter Image
R- Phycoérythrine (R-PE) 240 498,546,566 nm / 576 nm 0,84 1,53 10 6 Peut être excité par le laser Kr/Ar
Applications pour la R-Phycoérythrine

De nombreuses applications et instruments ont été développés spécifiquement pour la R-phycoérythrine. Il est couramment utilisé dans les immunoessais tels que le FACS, la cytométrie en flux, les applications multimères/tétramères.

Caractéristiques structurelles

La R-phycoérythrine est également produite par certaines algues rouges. La protéine est composée d'au moins trois sous-unités différentes et varie selon l'espèce d'algue qui la produit. La structure des sous-unités du R-PE le plus courant est (αβ) 6 . La sous-unité a deux phycoérythrobilines (PEB), la sous-unité a 2 ou 3 PEB et une phycourobiline (PUB), tandis que les différentes sous-unités gamma auraient 3 PEB et 2 PUB (γ 1 ) ou 1 ou 2 PEB et 1 PUB (γ 2 ).

(Informations générales sur les phytobiliprotéines)

La structure cristalline de la R-phycoérythrine de l'algue rouge Gracilaria chilensis ( PDB ID: 1EYX ) - oligomère basique ( α β γ ) 2 (appelée unité asymétrique). Il contient de la phycocyanobiline , de la biliverdine IX alpha , de la phycourobiline , de la N-méthyl asparagine , du SO 4 2− . Un fragment de la chaîne est rouge, le second blanc car il n'est pas considéré comme une hélice alpha malgré une séquence d'acides aminés identique.
B- Phycoérythrine (B-PE) 240 546,566 nm / 576 nm 0,98 (545 nm) 2,4 10 6

(563 nm) 2,33 10 6

Applications pour la B-Phycoérythrine

En raison de son rendement quantique élevé, le B-PE est considéré comme le fluorophore le plus brillant au monde. Il est compatible avec les lasers couramment disponibles et donne des résultats exceptionnels en cytométrie de flux, Luminex et coloration immunofluorescente. Le B-PE est également moins "collant" que les fluorophores synthétiques courants et donne donc moins d'interférences de fond.

Caractéristiques structurelles

La B-phycoérythrine (B-PE) est produite par certaines algues rouges telles que Rhodella sp. Les caractéristiques spectrales spécifiques résultent de la composition de ses sous-unités. B-PE est composé d'au moins trois sous-unités et parfois plus. La distribution des chromophores est la suivante : sous-unité α avec 2 phycoérythrobilines (PEB), sous-unité β avec 3 PEB et la sous-unité avec 2 PEB et 2 phycourobilines (PUB). La structure quaternaire est indiquée par (αβ) 6 .

(Informations générales sur les phytobiliprotéines)

La structure cristalline de la B-phycoérythrine issue de l'algue rouge Porphyridium cruentum ( PDB ID : 3V57). L'unité asymétrique ( alpha la ß ) 2 sur la molécule biologique à gauche et supposé ( alpha la ß ) 3 . Il contient de la phycoérythrobiline , de la N-méthyl asparagine et du SO 4 2− .
C- Phycocyanine (CPC) 232 620 nm / 642 nm 0,81 1,54 10 6 Accepte la fluorescence pour R-PE ; Sa fluorescence rouge peut être transmise à l'Allophycocyanine
Allophycocyanine (APC) 105 651 nm / 662 nm 0,68 7,3 10 5 Excité par le laser He/Ne ; double marquage à la Sulfo-Rhodamine 101 ou tout autre fluorochrome équivalent.
Applications pour l'allophycocyanine

De nombreuses applications et instruments ont été développés spécifiquement pour l'allophycocyanine. Il est couramment utilisé dans les immunoessais tels que la cytométrie en flux et le criblage à haut débit. C'est également un colorant accepteur courant pour les tests de FRET.

Caractéristiques structurelles

L'allophycocyanine peut être isolée de diverses espèces d'algues rouges ou bleu-vert, chacune produisant des formes légèrement différentes de la molécule. Il est composé de deux sous-unités différentes (α et β) dans lesquelles chaque sous-unité possède un chromophore phycocyanobiline (PCB). La structure des sous-unités pour APC a été déterminée comme (αβ) 3 .

(Informations générales sur les phytobiliprotéines)

Dodékamer allophycocyanine + 12 phycocyanobiline (vert), Gloeobacter violaceus
↑ = données FluoProbes PhycoBiliProteins

Caractéristiques et applications en biotechnologie

Les phycobiliprotéines induisent de grandes propriétés fluorescentes par rapport aux petits fluorophores organiques, en particulier lorsqu'une haute sensibilité ou une détection multicolore est requise :

  • L'absorption large et élevée de la lumière convient à de nombreuses sources lumineuses
  • Emission lumineuse très intense : 10 à 20 fois plus lumineuse que les petits fluorophores organiques
  • Un décalage de Stokes relativement important donne un arrière-plan faible et permet des détections multicolores.
  • Les spectres d'excitation et d'émission ne se chevauchent pas par rapport aux colorants organiques conventionnels.
  • Peut être utilisé en tandem (utilisation simultanée par FRET ) avec des chromophores conventionnels (ie PE et FITC, ou APC et SR101 avec la même source lumineuse).
  • La période de rétention de la fluorescence est plus longue.
  • Très haute solubilité dans l'eau

En conséquence, les phycobiliprotéines permettent une sensibilité de détection très élevée et peuvent être utilisées dans diverses techniques basées sur la fluorescence , les tests sur microplaques fluorimétriques , la cytométrie en flux , le FISH et la détection multicolore.

Les références

  1. ^ Contreras-Martel, C.; Legrand, P. ; Piras, C.; Vernède, X. ; et al. (2000-05-09). « Structure cristalline de la R-phycoérythrine à 2,2 angströms » . Banque de données sur les protéines RCSB (PDB). doi : 10.2210/pdb1eyx/pdb . ID PDB : 1EYX . Consulté le 11 octobre 2012 . Citer le journal nécessite |journal=( aide )
  2. ^ Contreras-Martel C, Martinez-Oyanedel J, Bunster M, Legrand P, Piras C, Vernede X, Fontecilla-Camps JC (janvier 2001). "Cristallisation et 2.2 Une structure de résolution de R-phycoérythrine de Gracilaria chilensis: un cas de jumelage hémiédrique parfait" . Acta Crystallographica D . 57 (Partie 1) : 52-60. doi : 10.1107/S0907444900015274 . PMID  11134927 . ID PDB : 1EYX.
  3. ^ une image b créée avec RasTop (logiciel de visualisation moléculaire).
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  5. ^ Camara-Artigas A, Bacarizo J, Andujar-Sanchez M, Ortiz-Salmeron E, Mesa-Valle C, Cuadri C, Martin-Garcia JM, Martinez-Rodriguez S, Mazzuca-Sobczuk T, Ibañez MJ, Allen JP (octobre 2012 ). « Les conformations structurelles dépendantes du pH de la B-phycoérythrine de Porphyridium cruentum ». La revue FEBS . 279 (19) : 3680-3691. doi : 10.1111/j.1742-4658.2012.08730.x . PMID  22863205 . S2CID  31253970 . ID de l'APB : 3V57.
  6. ^ Comparaison de détection MicroPlate entre SureLight P-3L, d'autres fluorophores et détection enzymatique Columbia Biosciences, 2010
  7. ^ Phycobilisomes stabilisés cyanobactériens en tant que fluorochromes pour la détection d'antigènes extracellulaires par cytométrie en flux Telford - J. Immun. Méthodes, 2001