|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Сравнительное исследование фитохромов и сенсорных родопсиновНИР
- Руководитель НИР: Синещеков В.А.
- Участники НИР: Алексеева Н.В., Говорунова Е.Г., Коппель Л.А., Кочетова Г.В., Орехова Е.А., Синещеков О.А.
- Подразделение: Кафедра физико-химической биологии
- Срок исполнения: 15 января 2008 г. - 31 декабря 2010 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 08-04-01453
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Физико-химические основы биологии и биотехнологии
- ПН России: Науки о жизни
-
Ключевые слова:
chlamidomonas, цианобактериальный фитохром, фоторецепторные токи, фитохром высших растений, фоторецепторы, сенсорный родопсин
-
Описание:
По линии фитохромов центральным оставалось изучение структуры и функций фитохрома А (phyA). Другим аспектом работы явилось изучение цианобактериального фитохрома Cph1 с установленной молекулярной структурой и его точечных мутантов.Основная цель проекта по линии родопсинов заключалась в выяснении механизма фотовозбуждения и генерации трансмембранных электрических токов сенсорными родопсинами жгутиковых водорослей в нативных клетках, а также выявлении наиболее перспективных организмов для клонирования новых опсиновых нуклеотидных последовательностей.
-
Основные результаты:
По линии изучения фитохрома впервые обнаружено влияние небольших изменений pH среды на свойства phyA и соотношение его нативных пулов, что представляет большой интерес для понимания механизмов настройки его функций. Установлено, что регуляция равновесия пулов phyA опосредованно связана с активностью фосфатазно-киназной системы и с окислительным статусом растительной клетки. Впервые проведены сравнительные исследования фотохимических и спектральных свойств и молекулярной структуры цианобактериального фитохрома Cph1 (его хромофорного домена Cph1?2) и влияния на них точечной замены ключевых аминокислотных остатков в хромофорном домене. Установлена ключевая роль остатка Y263 в первичных фотореакциях фотоцикла Cph1. Впервые охарактеризован по ряду фотофизических и фотохимических свойств представитель другого подсемейства цианобактериального фитохрома – Cph2, участвующий в регуляции фототаксиса. Показано, что Cph2 по своим параметрам находится между типами пигментов «Cph1/растительные фитохромы» и «бактериофитохромы/цианохромы». По линии родопсинов анализ полученных результатов, а также данных о двигательном поведениии бактерий в темноте, позволил предложить схему функционирования сенсорных родопсинов. Согласно этой модели конформант с внешне-доступным Шиффовым основанием ингибирует гистидин-киназу (подавляя частоту смен направления движения клетки), в то время как конформант с внутренне-доступным Шиффовым основанием активирует гистидин-киназу, повышая частоту реверсий. Важно отметить, что это касается как термостабильных форм комплекса, так и интермедиатов, изменяющих доступность Шиффова основания в ходе фотопревращений двух конформеров.
- Добавил в систему: Коппель Лариса Алексеевна
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 15 января 2008 г.-31 декабря 2010 г. | Сравнительное исследование фитохромов и сенсорных родопсинов |
| Результаты этапа: Проект был направлен на изучение двух классов фоторецепторов – фитохромов и сенсорных родопсинов, в основе действия которых лежит фотоизомеризация хромофора. Использовали комплексные подходы, включающие спектральные, фотохимические, электрофизиологические, биохимические, молекулярно-генетические, рентгеноструктурные и иные современные методы; объектами изучения служили нативные и генно-инженерные фоторецепторы in situ и in vitro, дикого типа и их точечные мутанты. Исследования проводили на растительном (phyA) и цианобактериальном (Cph1 и Cph2) фитохроме. Подтверждено, что пулы phyA’ и phyA’’ являются интактными пост-трансляционно модифицированными состояниями, возможно, водорастворимым и протеин-(мембрано-) связанным; при этом дифференциация phyA не вызвана образованием комплекса с белками FHL и FHY1, осуществляющими его светоиндуцированный транспорт в ядро. Обнаружено сильное влияние небольших изменений pH среды на свойства phyA и соотношение его пулов, важное для понимания механизма регуляции его функций. Прослежена реакция phyA in vivo на стрессовые условия (в частности, на действие ингибиторов протеинфосфатаз), указывающая на то, что баланс пулов phyA опосредованно связан с активностью фосфатазной-киназной системы клетки и с окислительными процессами в ней. Доказано участие phyА и В в регуляции устьичных движений ? фоторецепторы обеспечивают сонаправленные реакции на красный и разнонаправленные на дальний красный свет. Были детально охарактеризованы фоторецепторные модули Cph1?2 и Cph2 (1 2) и их точечные мутанты. Обнаружено влияние условий рекомбинации генно-инженерного Cph1?2 (в клетке E. coli или in vitro) на его спектральные и фотохимические свойства. Установлены структурная и функциональная организация цианобактериальных фитохромов и ключевая роль в фотопроцессах ароматического аминокислотного остатка тирозина, непосредственно взаимодействующего с кольцом D хромофора. Показано, что Cph2 – регулятор фототаксиса в Synechocystis – по своим свойствам находится между подсемействами «Cph1 / растительные фитохромы» и «бактериофитохромы / цианохромы». По линии родопсинов был изучен механизм генерации фоторецепторных токов, запускаемых фотовозбуждением сенсорных родопсинов А и В зеленой водоросли Chlamidomonas. Обнаружена двойная (энзиматическая и канальная) активность сенсорных родопсинов в нативных клетках жгутиковых. Показано, что сенсорный родопсин CP1 имеет две белковые конформации, которые дают противоположные по знаку сигналы в двигательный аппарат бактерий; переключение между двумя конформациями обеспечивается переносом протона в Шиффовом основании пгимента. Это позволило предложить модель двойного хроматического сигнального механизма фототаксиса, запускаемого фотоконверсией двух конформеров, различающихся противоположной доступностью Шиффова основания. Полученные в ходе выполнения проекта приоритетные результаты способствуют выяснению механизмов передачи сигнала и прогрессу в понимании общих принципов организации и функционирования фоторецепторных систем. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".