המים אמולסיות שמן: מערכת חדשה להרכבת חלבונים מסיסים במים כלורופיל מחייב עם פיגמנטים הידרופובי

פיגמנטים הידרופובי כגון כלורופיל (Chls), bacteriochlorophylls (BChls) וקרוטנואידים הם הקו-הפקטורים העיקריים במרכזי תגובה פוטוסינתטיים וחלבוני קצירת אור מבצעות העברת אלקטרונים, ללכוד את אנרגית אור והעברה. מרכזי התגובה ורוב מתחמי הקציר Chl מחייבים אור הם חלבונים הטרנסממברני. Fenna-מתיוס-אולסון (FMO) החלבון של חיידקי גופרית ירוקה פוטוסינתטיים הלא חמצנית ^1,2, ואת חלבון peridinin-Chl (PCP) של dinoflagellates ³ ​​דוגמאות יוצאות דופן של חלבוני קצירת אור מסיסים במים. החלבונים מחייבים מסיסים במים כלורופיל (WSCPs) של המצליבים, ארכוביתיים, Chenopodiaceae ו ירבוזיים צמחים ^{4, 5} הם עוד דוגמא ייחודית, עדיין בניגוד FMO ו PCP, אלה אינם מעורבים בקצירת אור ולא בשום התגובה פוטוסינתטיים העיקרית , ו PHY המדויק שלהםפונקציות siological הן עדיין לא ברורות ^5-8. הזיקה הגבוהה Chl המחייב שלהם הובילה פונקציה הציעה כנישאים חולפים של Chls ונגזר Chl ^9,10. לחלופין, זה היה שיערו כי WSCP ממלא תפקיד הדחה Chls ב תאים פגומים ומגן מפני נזק photooxidative הנגרמת Chl ^7,11-13. לאחרונה, הוצע כי פונקציות WSCP כמעכב פרוטאז וממלא תפקיד במהלך התנגדות אוכלי עשב כמו גם מסדיר מוות של תאים במהלך התפתחות הפרח ^14. WSCPs נחלקים לשתי קבוצות עיקריות על פי מאפייני photophysical שלהם. המחזור הראשון (אני בכיתה, למשל. מן כף אווז לבנה) עשוי לעבור photoconversion על תאורה. Class II WSCPs מצמחים Brassica, שאינם עוברים photoconversion ^5,10, מחולקים נוספת לכיתה IIa (למשל., מ oleracea Brassica, sativus Raphanus) ו IIb (למשל., מן שחליים virginicum </em>). המבנה של הכיתה IIb WSCP מן שחליים virginicum נפתרה על ידי קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן על 2.0 ברזולוציה ^8. הוא מגלה homotetramer סימטרי שבו יחידות משנת חלבון יוצרי ליבה הידרופובי. למקטע כל נקשר Chl אחת שתוצאתה הסדר הדוק של ארבעה Chls מקרוב ארוז בתוך core.This פשוט כל הסדר Chl עושה WSCPs מערכת מודל שימושי פוטנציאלי ללימוד מחייב והרכבה של מתחמי Chl-חלבון, ואת ההשפעות של השכנה Chls וסביבות חלבון על תכונות ספקטרליות ואלקטרוניקה של Chls הפרט. יתר על כן, היא עשויה לספק תבניות לבניית חלבונים מלאכותיים Chl מחייב כי ניתן להשתמש עבור מודולים אור-קציר בהתקנים המבצעים פוטוסינתזה מלאכותית.

מחקרים קפדניים של WSCPs ילידי הארץ הם ​​לא ריאליים כי מתחמי מטוהרי מצמחים תמיד מכילים תערובת הטרוגנית של tetramers עם שילובים שונים של Chlו Chl ב ^9. לפיכך, שיטה להרכבת WSCPs recombinantly הביע עם Chls במבחנה נדרשה. זה מוטל בספק על ידי המים המסיסים הזניחה של Chls מה שהופך את זה אי אפשר להרכיב את המורכבות במבחנה פשוט על ידי ערבוב apoproteins מסיס במים עם פיגמנטים בתמיסות מימיות. במבחנת הרכבה ידי ערבוב apoproteins עם ממברנות תילקואיד ¹⁵ הודגם, אבל שיטה זו מוגבלת בהווה Chls הילידים תילקואיד. שמידט ואח '. דיווח על הרכבת כמה נגזרים Chl ו BChl עם WSCP מ כרובית (CaWSCP) על ידי recombinantly לבטא חלבון מתויג-היסטידין ב E. coli לשתק אותו על עמודה Ni-זיקה והחדרת נגזרים Chl solubilized ב דטרגנטים ^11. כינון מחדש בהצלחה של WSCPs רקומביננטי מ א thaliana ^6, וכרוב ניצנים (BoWSCP), צנון בר יפני (RshWSCP)ד וירג'יניה pepperweed (LvWSCP) על ידי שיטה דומה גם דווח.

כאן, אנו מציגים רומן, כללית, שיטה פשוטה להרכבת Chls עם WSCP שאינו דורש תיוג או לשתק את החלבונים. היא מסתמכת על הכנת אמולסיות מהפתרונים מהימיים שלהם של apoproteins מסיס במים בשמן מינרלים. החלבונים ובכך הם הגלום מים ב-שמן (W / O) microdroplets עם משטח גבוה מאוד יחס נפח ^16. קו-פקטורים הידרופובי אז הם מומסים בשמן מוצגים בקלות לתוך טיפות משלב שמן. אנו מדווחים על השימוש בשיטה להרכבה של מספר הגירסות של apoproteins WSCP הביעו recombinantly ב E. coli עם Chl א. אנו מדגימים את ההרכבה מ lysate הגולמי של חיידקים ביתר-WSCP אשר עשוי לשמש כמערכת הקרנה לפיתוח חלבוני Chl מחייבים רומן.