PROTEORODOPSINA:

Originàriament va ser descoberta al grup Archae, la rodopsina va ser després identificada en els Gammaproteobacteria del grup SAR86.

S’ha estimat que aproximadament un 13% dels bacteris del picoplancton, una fracció significativa dels organismes eucariotes plantònics, contenen el gen de la proteorodopsina (PR).

En algunes bacterias marines els gens de síntesi del retinal i de la PR estan lligats i aquest fotosistema confereix un significatiu avantatge sobre la fitness dels individus.

La proteorodopsina ha estat descoberta en aigües oceàniques superficials.

S’ha demostrar que alguns bacteris que contenen proteorodopsina tenen un camí biosintétic que passa pel retinal y un operó revers de la sulfit reductasa que ha estat emprat pels procariotes per la oxidació de compostos de sulfur.

La PR inclou retinal, que catalitza la activació del flux de  protons a través de les membranes cel·lulars.

Figura . Estructura secundaria de la proteorodopsina. Els residus que es preveu que formarien part del contacte amb el retinal  estan marcats en vermell

Aquestes proteïnes est roben distribuïdes  a la zona trófica de tots els oceans en una diversitat molt amplia de organismes, troben rodopsina a diferents dominis: Achae, Bacteria i Eukarya. Dins del domini Bacteria trobem proterodopsina al phylum Bacteroidetes (que inclou les Flavobacteries).

Proteorodopsina en Archae:

Funcionen com a tranductors de energia que a través de la llum fa que funcionin bombes de protons o clorurs. També tenen una funció de proteïnes fototàctils.

Proteorodopsina en Eukarya:

En el dominio Eucariota les rodopsines funcionen sobretot com a proteïnes sensorials i, per exemple, expliquen la visió de color a la retina humana.

Proteorodopsina en Bacteria:

És als bacteris on ja l’anomenem proteorodopsina. En estudis de investigació sobre seqüenciació s’ha vist que la banda que correspondria a aquesta proteïna presenta una gran diversitat. Però estudis en E.coli han donat evidència que  la proteorodopsina funciona com a una bomba de protons induïda per la llum, amb la finalitat de potenciar la generació de energia pel creixement i manteniment cel·lular; no obstant, això no s’ha pogut demostrar en les Bacteris en el seu medi.  

Seqüència nucleotídica de la PR

Seqüència de la proteïna PR

 

Ha arribat un punt en que la genètica s’ha tornat essencial per intentar entendre les funcions del genoma i descobrir gens com pot ser el codificador de la proteorrodopsina.

Per a estudiar aquest gen el que s’ha fet és reproduir la PR en el genoma de E.coli, el qual és capaç de sintetitzar la proteïna i que aquesta sigui funcional.

Fent experiments d’aquest tipus s’ha vist que la PR té un pic d’absorció centrat en el color verd, a patir del qual obté energia.

En la següent figura podem veure cels de E. coli manipulades genèticament per expressar PR. Només es mouen correctament aquelles cels que estan irradiades amb llum verda.

 

 

La caracterització genètica i bioquímica del fotosistema de la PR han donat evidència que tant sols són necessaris 6 gens per l’activació mitjançant la llum de la translocació de protons i la fotofosforilació.

Els principals gens implicats són:

-         gens dels carotens (dóna color groguenc o ataronjat)

-         CRT dels gens EBIY à necessari per a la síntesi del β-carotè

-         crtZ à necessari per transformar β-carotè en Zeaxantina.

-         crtD i crtA  (només a Polaribacter i com a resultat de l’acció d’aquests dos gens tenim un carotenoid nou, encara no identificat)

-         blh

-         opsin gen