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Heliorhodopsin

Heliorhodopsin ist die Bezeichnung für eine Familie von Rhodopsinen, die 2018 von Alina Pushkarev im Labor von Oded Béjà entdeckt wurde.[1] Die Proteinsequenz in dieser neuen Familie der Heliorhodopsine unterscheidet sich von den zuvor bekannten Rhodopsinen vom Typ 1 (mikrobiell) und Typ 2 (tierisch). Heliorhodopsine weisen außerdem im Vergleich zu herkömmlichen Rhodopsinen eine umgekehrte Orientierung in der Membran auf, indem der N-Terminus ins Zellinnere und der C-Terminus ins Zelläußere zeigt.[1]

Heliorhodopsin im Vergleich zu Typ-1- und Typ-2-Rhodopsinen. Heliorhodopsin ist das erste bekannte Rhodopsin, bei dem der N-Terminus sich nicht außerhalb der Zellmembran befindet. Die Pluszeichen stehen für positiv geladene Aminosäuren.

Heliorhodopsine benutzen all-trans-Retinal als Chromophor und fungieren nicht als Ionenpumpe durch die Membran. Heliorhodopsine sind weltweit verbreitet und kommen in Eukaryonten, Prokaryonten und sogar in einigen Viren vor.[1] Trotz der weiten Verbreitung sind Heliorhodopsine nie in echten Didermen vorhanden, bei denen der Mikroorganismus von einer echten Doppelmembran umgeben ist (typisch für gramnegative Bakterien). [2]

Kristallstruktur eines Heliorhodopsin-Monomers aus dem Thermoplasmatales Archaeon SG8-52-1.[3][4]
Quelle: Protein Data Bank: „6IS6“.[5]

Die Kristallstrukturen der Heliorhodopsine deuten darauf hin, dass sie ein Homodimer bilden, eine zum Retinal-Molekül führende Öffnung (englisch fenestration) haben, sowie eine große extrazelluläre Schleife (en. loop), die zur Außenseite der Zelle gerichtet ist.[6][7][8]

Literatur

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Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c Alina Pushkarev, Keiichi Inoue, Shirley Larom, José Flores-Uribe, Manish Singh, Masae Konno, Sahoko Tomida, Shota Ito, Ryoko Nakamura, Satoshi P. Tsunoda, Alon Philosof: A distinct abundant group of microbial rhodopsins discovered using functional metagenomics. In: Nature. 558. Jahrgang, Nr. 7711, Juni 2018, S. 595–599, doi:10.1038/s41586-018-0225-9 (englisch, nature.com). ResearchGate.
  2. ↑ José Flores‐Uribe, Gur Hevroni, Rohit Ghai, Alina Pushkarev, Keiichi Inoue, Hideki Kandori, Oded Béjà: Heliorhodopsins are absent in diderm (Gram‐negative) bacteria: Some thoughts and possible implications for activity. In: Environmental Microbiology Reports. 11. Jahrgang, Nr. 3, Juni 2019, S. 419–424, doi:10.1111/1758-2229.12730 (englisch, wiley.com).
  3. ↑ NCBI: Thermoplasmatales archaeon SG8-52-1 (species).
  4. ↑ GTDB: GCA_001595805.1 SG8-52-1. Genome Taxonomy Database.
  5. ↑ PDB: 6IS6. Auf: rcsb.org
  6. ↑ Wataru Shihoya, Keiichi Inoue, Manish Singh, Masae Konno, Shoko Hososhima, Keitaro Yamashita, Kento Ikeda, Akimitsu Higuchi, Tamaki Izume, Sae Okazaki, Masanori Hashimoto: Crystal structure of heliorhodopsin. In: Nature. 574. Jahrgang, Nr. 7776, Oktober 2019, S. 132–136, doi:10.1038/s41586-019-1604-6 (englisch, nature.com).
  7. ↑ K. Kovalev, D. Volkov, R. Astashkin, A. Alekseev, I. Gushchin, J. M. Haro-Moreno, Igor Chizhov, S. Siletsky, M. Mamedov, A. Rogachev, T. Balandin, V. Borshchevskiy, A. Popov, G. Bourenkov, E. Bamberg, F. Rodriguez-Valera, G. Büldt, V. Gordeliy: High-resolution structural insights into the heliorhodopsin family. In: PNAS, Band 117, Nr. 8, 7. Februar 2020; doi:10.1073/pnas.1915888117. Dazu:
    • Korrektur
    • K. Kovalev, D. Volkov, R. Astashkin, A. Alekseev, I. Gushchin, J. M. Haro-Moreno, A. Rogachev, T. Balandin, V. Borshchevskiy, A. Popov, G. Bourenkov: High Resolution Structural Insights into Heliorhodopsin Family. In: bioRxiv. 12. September 2019, S. 767665, doi:10.1101/767665 (englisch, biorxiv.org). (PrePrint).
  8. ↑ Yang Lu, X. Edward Zhou, Xiang Gao, Na Wang, Ruixue Xia, Zhenmei Xu, Yu Leng, Yuying Shi, Guangfu Wang, Karsten Melcher, H. Eric Xu: Crystal structure of heliorhodopsin 48C12. In: Cell Research. 30. Jahrgang, Nr. 1, Januar 2020, S. 88–90, doi:10.1038/s41422-019-0266-0, PMC 6951262 (freier Volltext) – (englisch, nature.com).
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