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植物和细菌光敏色素中Pr态的发色团结构。

The chromophore structures of the Pr States in plant and bacterial phytochromes.

作者信息

Murgida Daniel H, von Stetten David, Hildebrandt Peter, Schwinté Pascale, Siebert Friedrich, Sharda Shivani, Gärtner Wolfgang, Mroginski Maria Andrea

机构信息

Technische Universität Berlin, Institut für Chemie, Max-Volmer-Laboratorium für Biophysikalische Chemie, Sekr. PC 14, D-10623 Berlin, Germany.

出版信息

Biophys J. 2007 Oct 1;93(7):2410-7. doi: 10.1529/biophysj.107.108092. Epub 2007 Jun 1.

Abstract

The resonance Raman spectra of the Pr state of the N-terminal 65-kDa fragment of plant phytochrome phyA have been measured and analyzed in terms of the configuration and conformation of the tetrapyrroles methine bridges. Spectra were obtained from phyA adducts reconstituted with the natural chromophore phytochromobilin as well as phycocyanobilin and its isotopomers labeled at the terminal methine bridges through (13)C/(12)C and D/H substitution. Upon comparing the resonance Raman spectra of the various phyA adducts, it was possible to identify the bands that originate from normal modes dominated by the stretching coordinates of the terminal methine bridges A-B and C-D. Quantum chemical calculations of the isolated tetrapyrroles reveal that these modes are sensitive indicators for the methine bridge configuration and conformation. For all phyA adducts, the experimental spectra of Pr including this marker band region are well reproduced by the calculated spectra obtained for the ZZZasa configuration. In contrast, there are substantial discrepancies between the experimental spectra and the spectra calculated for the ZZZssa configuration, which has been previously shown to be the chromophore geometry in the Pr state of the bacterial, biliverdin-binding phytochrome from Deinococcus radiodurans (Wagner, J. R., J. S. Brunzelle, K. T. Forest, R. D. Vierstra. 2005. Nature. 438:325-331). The results of this work, therefore, suggest that plant and bacterial (biliverdin-binding) phytochromes exhibit different structures in the parent state although the mechanism of the photoinduced reaction cycle may be quite similar.

摘要

已根据四吡咯次甲基桥的构型和构象对植物光敏色素phyA N端65 kDa片段的Pr状态的共振拉曼光谱进行了测量和分析。光谱是从用天然发色团藻胆素以及藻蓝胆素及其在末端次甲基桥通过(13)C/(12)C和D/H取代标记的同位素异构体重构的phyA加合物中获得的。通过比较各种phyA加合物的共振拉曼光谱,可以识别出源自以末端次甲基桥A - B和C - D的拉伸坐标为主的简正模式的谱带。孤立四吡咯的量子化学计算表明,这些模式是次甲基桥构型和构象的敏感指标。对于所有phyA加合物,包括该标记谱带区域的Pr的实验光谱都能被为ZZZasa构型获得的计算光谱很好地再现。相比之下,实验光谱与为ZZZssa构型计算的光谱之间存在很大差异,之前已表明ZZZssa构型是来自耐辐射球菌的细菌胆绿素结合光敏色素Pr状态下的发色团几何结构(瓦格纳,J.R., J.S. 布伦泽尔,K.T. 福里斯特,R.D. 维斯特拉。2005年。《自然》。438:325 - 331)。因此,这项工作的结果表明,植物和细菌(胆绿素结合)光敏色素在母体状态下表现出不同的结构,尽管光诱导反应循环的机制可能非常相似。

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