Heliorhodopsin ist die Bezeichnung für eine Familie von Rhodopsinen die 2018 von Alina Pushkarev im Labor von Oded Béjà

Heliorhodopsin ist die Bezeichnung für eine Familie von Rhodopsinen, die 2018 von Alina Pushkarev im Labor von Oded Béjà entdeckt wurde. 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.

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. 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).

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

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.

Literatur Bearbeiten

Paul-Adrian Bulzu, Vinicius Silva Kavagutti, Maria-Cecilia Chiriac, Charlotte D. Vavourakis, Keiichi Inoue, Hideki Kandori, Adrian-Stefan Andrei, Rohit Ghai: Heliorhodopsin Evolution Is Driven by Photosensory Promiscuity in Monoderms. In: mSphere, Band 6, Nr. 6, 22. Dezember 2021, e0066121; doi:10.1128/mSphere.00661-21, PMID 34817235, PMC 8612252 (freier Volltext), Epub 24. November 2021.

Einzelnachweise Bearbeiten

↑ 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.
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).
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K. Kovalev, D. Volkov, R. Astashkin, A. Alekseev, I. Gushchin, J. M. Haro-Moreno, I. 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).
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).

[Pushkarev2018-1] 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.

[FloresUribe2019-2] 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).

[NCBI_SG8-52-1-3] NCBI: Thermoplasmatales archaeon SG8-52-1 (species).

[GTDB_SG8-52-1-4] GTDB: GCA_001595805.1 SG8-52-1. Genome Taxonomy Database.

[PDB_6IS6-5] PDB: 6IS6. Auf: rcsb.org

[Shihoya2019-6] 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).

[Kovalev2019-7] K. Kovalev, D. Volkov, R. Astashkin, A. Alekseev, I. Gushchin, J. M. Haro-Moreno, I. 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] Korrektur

[9] 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).

[Lu2020-8] 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).