undefined

Site-by-site tracking of signal transduction in an azidophenylalanine-labeled bacteriophytochrome with step-scan FTIR spectroscopy

Julkaisuvuosi

2021

Tekijät

Kurttila, Moona; Stucki-Buchli, Brigitte; Rumfeldt, Jessica; Schroeder, Lea; Häkkänen, Heikki; Liukkonen, Alli; Takala, Heikki; Kottke, Tilman; Ihalainen, Janne

Tiivistelmä

Signal propagation in photosensory proteins is a complex and multidimensional event. Unraveling such mechanisms site-specifically in real time is an eligible but a challenging goal. Here, we elucidate the site-specific events in a red-light sensing phytochrome using the unnatural amino acid azidophenylalanine, vibrationally distinguishable from all other protein signals. In canonical phytochromes, signal transduction starts with isomerization of an excited bilin chromophore, initiating a multitude of processes in the photosensory unit of the protein, which eventually control the biochemical activity of the output domain, nanometers away from the chromophore. By implementing the label in prime protein locations and running two-color step-scan FTIR spectroscopy on the Deinococcus radiodurans bacteriophytochrome, we track the signal propagation at three specific sites in the photosensory unit. We show that a structurally switchable hairpin extension, a so-called tongue region, responds to the photoconversion already in microseconds and finalizes its structural changes concomitant with the chromophore, in milliseconds. In contrast, kinetics from the other two label positions indicate that the site-specific changes deviate from the chromophore actions, even though the labels locate in the chromophore vicinity. Several other sites for labeling resulted in impaired photoswitching, low structural stability, or no changes in the difference spectrum, which provides additional information on the inner dynamics of the photosensory unit. Our work enlightens the multidimensionality of the structural changes of proteins under action. The study also shows that the signaling mechanism of phytochromes is accessible in a time-resolved and site-specific approach by azido probes and demonstrates challenges in using these labels.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Liukkonen Alli-Mari

Stucki-Buchli Brigitte

Häkkänen Heikki

Takala Heikki Orcid -palvelun logo

Ihalainen Janne Orcid -palvelun logo

Rumfeldt Jessica Orcid -palvelun logo

Kurttila Moona Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

23

Numero

9

Sivut

5615-5628

Julkaisu­foorumi

65018

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Biokemia, solu- ja molekyylibiologia

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Yhdistynyt kuningaskunta

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1039/d0cp06553f

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä