Renilla-luciferina 2-monoossigenasi - Renilla-luciferin 2-monooxygenase
| Renilla-luciferina 2-monoossigenasi | |||||||||
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| Identificatori | |||||||||
| CE n. | 1.13.12.5 | ||||||||
| CAS no. | 61869-41-8 | ||||||||
| Banche dati | |||||||||
| IntEnz | Vista IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrata BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Vista NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Ingresso KEGG | ||||||||
| MetaCyc | passaggio metabolico | ||||||||
| PRIAM | profilo | ||||||||
| Strutture PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Ontologia genica | AmiGO / QuickGO | ||||||||
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Renilla-luciferin 2-monooxygenase , Renilla luciferase , o RLuc , è un enzima bioluminescente presente in Renilla reniformis , appartenente a un gruppo di celenterazina luciferasi . Di questo gruppo di enzimi, la luciferasi di Renilla reniformis è stata la più studiata e, a causa della sua bioluminescenza che richiede solo ossigeno molecolare, ha una vasta gamma di applicazioni, con usi come sonda genica reporter in colture cellulari, imaging in vivo, e varie altre aree della ricerca biologica. Recentemente, le chimere di RLuc sono state sviluppate e hanno dimostrato di essere le proteine luminescenti più brillanti fino ad oggi, e si sono dimostrate efficaci sia nell'imaging non invasivo di una singola cellula che di tutto il corpo.
Si noti che il record CE include anche altri enzimi non correlati che catalizzano la stessa reazione. Un esempio è l' aequorina della fotoproteina calcio-dipendente : mentre Rluc è nella superfamiglia dell'idrolasi AB , l'aequorina è una proteina della mano EF . Il nome non si riferisce specificamente alla Renilla , ma si riferisce invece alla Renilla-luciferina, una sostanza chimica nota anche come celenterazina.
Reazione chimica
RLuc è un'ossidoreduttasi , che agisce specificamente su singoli donatori con O 2 come ossidante. Tuttavia, questo enzima sembra non essere correlato alla maggior parte delle altre luciferasi che agiscono sulla celenterazina, come quelle dei copepodi . RLuc catalizza la reazione chimica
Celenterazina + O 2 celenteramide + CO 2 + hν
Nel processo, la celenterazina viene ossidata con una contemporanea perdita di CO 2 e viene emesso un fotone di luce blu.
Funzione biologica
In Renilla reniformis , RLuc si trova in strutture intracellulari legate alla membrana all'interno di cellule emettitrici di luce specializzate, ed è accoppiato con una proteina fluorescente verde (RrGFP) strettamente interagente e una proteina legante luciferina attivata con Ca ++ (RrLBP). Sebbene l'ossidazione catalizzata dalla luciferasi della celenterazina rilasci un fotone di luce blu (480 nm), ciò non è stato osservato in vivo . Invece, l'energia rilasciata dalla reazione che coinvolge RLuc viene trasmessa tramite trasferimento di energia di risonanza al fluoroforo di RrGFP ed emessa come un fotone verde (505 nm), con conseguente bioluminescenza verde osservata dall'animale. Questo processo si basa su un meccanismo di trasferimento di energia di risonanza di Förster (FRET), che aumenta il numero di fotoni emessi di circa sei volte.
Struttura
La renilla luciferasi contiene 311 aminoacidi ed è attiva come monomero a catena polipeptidica singola quasi sferica di 36 kDa , che ha una tendenza all'autoassociazione, formando dimeri e trimeri inattivi. Come altri enzimi dehalogenase-superfamily , ha una caratteristica sequenza di piega α / β-idrolasi al suo nucleo e condivide la triade catalitica conservata di residui impiegati dalle dalogenasi . In RLuc, il circuito contenente i residui 153-163 è strutturalmente flessibile, facilitando una maggiore diffusione dei solventi nel sito attivo, che contiene una triade catalitica altamente conservata costituita da acido aspartico al residuo 120, acido glutammico al residuo 144 e istidina al residuo 285.
Via enzimatica
A differenza delle fotoproteine che legano stabilmente la celenterazina ed emettono luce dopo l'aggiunta di calcio, la celenterazina è normalmente legata dalla RrLBP, la proteina legante la luciferina. Quando stimolato, uno ione Ca 2+ interagisce prima con RrLBP, provocando il rilascio di celenterazina. La celenterazina viene quindi ossidata da RLuc in celenteramide , rilasciando un singolo fotone di luce blu (480 nm) nel processo. Questo fotone viene catturato dall'adiacente GFP, rilasciando un fotone di luce verde . Questo percorso è riassunto di seguito.
![{\ displaystyle RrLBP {\ ce {-> [{\ ce {+ Ca ^ {2 +}}}]}} apoRrLBP (+ Ca ^ {2 +}) + celenterazina}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9e740022b3d02af4cce0c187b65558ad9d30acd3)
![{\ displaystyle celenterazina + O2 {\ ce {-> [{\ ce {RLuc}}]}} celenteramide + CO2 + hv (480nm)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b074c627fa2a1299751d41bfa8658f8092fb81ac)
![{\ displaystyle hv (480nm) {\ ce {-> [{\ ce {RrGFP}}]}} hv (505nm)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/cdcd4f740cf085b4cc2a4f732ffe1c8f870f078d)
Meccanismo
La reazione chimica mediata da RLuc coinvolge la degradazione catalitica della celenterazina e procede attraverso un intermedio 1,2- diossetano (chiamato anche diossetanone o perossido ciclico). Sulla base di studi che utilizzano specie di ossigeno marcate radioattivamente all'interno del complesso RLuc, è stato determinato che l'ossigeno carbonilico della luciferina viene scambiato rapidamente con l'ossigeno dell'acqua prima dell'incorporazione di un atomo di ossigeno da O 2 tramite un intermedio diossetano . Il CO risultante 2 anche scambia rapidamente le sue ossigeni con quelli dall'acqua circostante. Il meccanismo generale è illustrato di seguito.
