Interacción cromóforo-proteína durante el fotociclo fitocromo revelado por espectroscopia FTIR de escaneo por pasos

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología molecular
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• Los fitocromos son fotorreceptores cruciales que regulan las respuestas vegetales y microbianas a la luz.
• La absorción de luz por el cromóforo biliverdin inicia cascadas de señalización a través de cambios estructurales en las proteínas.
• Los mecanismos moleculares precisos de la transducción de señales fitocromáticas siguen siendo incompletamente entendidos.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar los cambios estructurales dinámicos en el bacteriofitocromo durante la fotoactivación.
• Para comprender la base molecular de la transducción de señales en fitocromos.

Principales métodos:

• Espectroscopia infrarroja de escaneo de dos colores aplicada al bacteriofitocromo de Deinococcus radiodurans.
• Etiquetado de isótopos (H2O y D2O) para rastrear la dinámica de los enlaces de hidrógeno.
• Simulaciones de dinámica molecular para complementar los datos espectroscópicos.

Principales resultados:

• Enlaces de hidrógeno desordenados con el carbonilo de anillo D de biliverdina en el intermedio Lumi-R, desprendiéndose completamente en Meta-R y reformándose en Pfr.
• Repliegue de la región de la lengua PHY conservada identificada durante la transición de Meta-R a Pfr.
• Los primeros cambios en la columna vertebral de la proteína se detectan en microsegundos en Lumi-R.
• Un puente de sal conservado se rompe en Lumi-R, con la arginina interactuando con el anillo D C = O.

Conclusiones:

• El estudio revela una interrupción y reforma gradual de los enlaces de hidrógeno alrededor del cromóforo durante la fotoactivación.
• El replegamiento de la lengua PHY conservado está vinculado a la transición final al estado de señalización.
• Los hallazgos proporcionan una explicación molecular para el vínculo entre la isomerización de cromóforos y los cambios estructurales globales de proteínas, avanzando en la comprensión del mecanismo fitocromo.