ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE LA PROTEÍNA EXTRÍNSECA PsbQ ...

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20 Introducción eficiente y una estabilidad óptima del OEC y, junto con las regiones expuestas al lumen de las proteínas D1, D2, CP43 y CP47, formarían una barrera física que separaría al OEC del lumen. Ninguna de estas subunidades extrínsecas está asociada directamente al complejo de iones de manganeso (Gregor & Britt, 2000) (Ferreira et al, 04). Como se ha comentado, en plantas verdes las proteínas extrínsecas son PsbO, PsbP y PsbQ. Se ha propuesto que los productos de los genes psbR y psbTn también pueden formar parte de la composición de extrínsecas en plantas superiores (Ljungberg et al, 1986) (Kapazoglou et al, 1995), aunque se conoce muy poco acerca de estas proteínas. Se ha comprobado que las tres proteínas extrínsecas mayores (PsbO, PsbP y PsbQ) están relacionadas con la unión y velocidad de intercambio de Ca 2+ y Cl - al PSII (Miyao & Murata, 1985). Los genes de estas tres proteínas, psbO, psbP y psbQ, pertenecen al genoma nuclear. Se sintetizan en el citoplasma y deben ser importadas al cloroplasto y transportadas a través del tilacoide. La secuencia señal, o péptido de tránsito, de estas proteínas tiene la característica de tener dos dominios contiguos (Figura 10). La primera región es una secuencia señal de entrada al cloroplasto mientras que la segunda es una secuencia señal de entrada al lumen del tilacoide. El mecanismo de entrada al tilacoide para PsbP y PsbQ es distinto del de PsbO, aunque ambas secuencias señal se parecen a los péptidos señales de bacterias (dominio N-terminal cargado, dominio central hidrofóbico y dominio C-terminal polar) que dirigen proteínas hacia el periplasma. Para las dos primeras, PsbP y PsbQ, es un mecanismo denominado Tat que se caracteriza por un motivo de doble arginina antes de un dominio hidrofóbico. Este mecanismo no requiere de factores solubles ni ATP y recientemente se ha comprobado in vivo que tampoco es dependiente del gradiente de protones a través de la membrana del tilacoide. En el mecanismo Tat, las proteínas se transportan al interior del tilacoide completamente plegadas (Finazzi et al, 2003). En el caso de PsbO el mecanismo de importación de la proteína es de tipo Sec. Este mecanismo de entrada es dependiente de ATP, está facilitado por un gradiente de protones y las proteínas se transportan no plegadas (Robinson et al, 2000). Las tres proteínas tienen un comportamiento inusual, ya que no sólo existen unidas a la membrana del tilacoide sino que también existen en el lumen en un estado no ensamblado, en el cual tienen un tiempo de vida largo y son competentes para un nuevo ensamblaje (Schubert et al, 2002). En condiciones de fotoinhibición se despegan de la membrana, siendo resistentes a la degradación proteolítica cuando están solubles en el lumen (Hashimoto et al, 1996). Estudios de disociación de estas proteínas del PSII en relación con el pH demuestran que el pH del lumen afecta a la unión de estas proteínas a la membrana, estando un 50 % disociadas tras 30 min de incubación a pH 3.6 (PsbO), 4.1 (PsbP) y 5.0 (PsbQ) (Shen & Inoue, 1991).
2.4.1. PsbO. Pre-PsbQ Pre-PsbO CITOPLASMA CITOPLASMA iPsbQ ∆pH iPsbO ESTROMA ESTROMA TILACOIDE TILACOIDE Introducción Figura 10. Transporte de las proteínas extrínsecas del PSII del citoplasma al lumen. La secuencia de estas proteínas tienen un doble péptido de tránsito. El primero les permite entrar al cloroplasto y el segundo atravesar la membrana fotosintética. En la figura se muestran dos mecanismos de incorporación al lumen: mecanismo Tat (e.g., PsbP y PsbQ) y mecanismo tipo-Sec (e.g., PsbO) que, a diferencia del anterior, es dependiente del gradiente de pH y de ATP. Esta proteína en plantas verdes tiene una masa molecular teórica de 26.5 kDa aunque por experimentos de electroforesis en geles de poliacrilamida en condiciones desnaturalizantes se le asigna una masa molecular aparente de 33 kDa, por lo que también se le conoce con los nombres de 33 kDa, OEE1 (“Oxygen-evolving extrinsic protein 1”) u OEC33. La función que tradicionalmente se ha asignado a PsbO es la de estabilizar el complejo de iones manganeso y, por ello, se la conoce también como MSP (“Manganese-stabilizing protein”). La resolución del PSII a 3.5 Å ha permitido concluir que esta estabilización es indirecta, ya que realmente la proteína PsbO estabiliza la conformación del esqueleto polipeptídico del lazo AB y del extremo C-terminal de la proteína D1, que es la subunidad que proporciona mayor número de ligandos al OEC (Ferreira et al, 2004). El plegamiento de esta proteína determinado en Thermosynechococcus elongatus es de tipo barril-β de ocho hebras (Figura 11A); en la estructura resalta el gran lazo que conecta las hebras 5 y 6, que forma parte de un camino hidrofílico que conecta el OEC con el lumen (Ferreira et al, 2004). Por su homología con el resto de secuencias de la familia PsbO de los diferentes organismos oxi- fotosintéticos (identidad de secuencia mayor de un 40%, excepto en Gloeobacter violaceus; Apéndice I) es muy probable que el núcleo estructural de la proteína sea similar en los diferentes PSII. A pesar de ser la más conservada entre las tres extrínsecas, parece que hay SecA ATP 21
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