Ficobilisoma

ficobilisomas son antenas captadoras de luz del fotosistema II en cianobacterias, algas rojas y glaucofitos. Se perdió en los plastidios de las algas/plantas verdes (cloroplastos).

Estructura general

Los ficobilisomas son complejos proteicos (hasta 600 polipéptidos) anclados a membranas tilacoides. Están formados por pilas de proteínas cromoforiladas, las ficobiliproteínas y sus polipéptidos enlazadores asociados. Cada ficobilisoma consta de un núcleo hecho de aloficocianina, del que parten varias varillas orientadas hacia afuera hechas de discos apilados de ficocianina y (si están presentes) ficoeritrina(s) o ficoeritrocianina. Las propiedades espectrales de las ficobiliproteínas están dictadas principalmente por sus grupos protésicos, que son tetrapirroles lineales conocidos como ficobilinas, que incluyen ficocianobilina, ficoeritrobilina, ficourobilina y ficobiliviolina. Las propiedades espectrales de una ficobilina determinada están influenciadas por su entorno proteico.

Función

Cada ficobiliproteína tiene un máximo específico de absorción y emisión de fluorescencia en el rango de luz visible. Por tanto, su presencia y la particular disposición dentro de los ficobilisomas permiten la absorción y transferencia unidireccional de la energía luminosa a la clorofila a del fotosistema II. De esta manera, las células aprovechan las longitudes de onda de luz disponibles (en el rango de 500 a 650 nm), que son inaccesibles a la clorofila, y utilizan su energía para la fotosíntesis. Esto es particularmente ventajoso en zonas más profundas de la columna de agua, donde la luz con longitudes de onda más largas se transmite menos y, por lo tanto, está menos disponible directamente para la clorofila.

La disposición geométrica de un ficobilisoma es muy elegante en un conjunto similar a una antena. Da como resultado una eficiencia del 95% en la transferencia de energía.

Evolución y diversidad

Hay muchas variaciones en la estructura general de los ficobilisomas. Su forma puede ser hemidiscoidea (en cianobacterias) o hemielipsoidal (en algas rojas). Las especies que carecen de ficoeritrina tienen al menos dos discos de ficocianina por varilla, lo cual es suficiente para la máxima fotosíntesis.

Las ficobiliproteínas mismas muestran poca evolución de secuencia debido a su función altamente restringida (absorción y transferencia de longitudes de onda específicas). En algunas especies de cianobacterias, cuando están presentes tanto la ficocianina como la ficoeritrina, el ficobilisoma puede sufrir una reestructuración significativa como respuesta al color de la luz. En luz verde, las porciones distales de las varillas están hechas de ficoeritrina de color rojo, que absorbe mejor la luz verde. En la luz roja, esta se reemplaza por ficocianina de color azul, que absorbe mejor la luz roja. Este proceso reversible se conoce como adaptación cromática complementaria. Es el componente del sistema fotosintético de las cianobacterias, como una partícula a la que están unidas varias estructuras (es decir, membrana tilacoide, etc.).

Aplicaciones

Los ficobilisomas se pueden utilizar en fluorescencia rápida, citometría de flujo, transferencia Western y microarrays de proteínas. Algunos ficobilisomas tienen un perfil de absorción y emisión similar al Cy5, lo que les permite usarse en muchas de las mismas aplicaciones. También pueden ser hasta 200 veces más brillantes y con un desplazamiento de Stokes mayor, proporcionando una señal mayor por evento de vinculación. Esta propiedad permite la detección de moléculas objetivo de bajo nivel o eventos raros.

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  Espectra de excitación y emisión de un fitobilioso de una alga verde azul.
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  Capacidades de detección de tinte Phycobilisome versus cyanine en la aplicación Western blot.