undefined

The hairpin extension controls solvent access to the chromophore binding pocket in a bacterial phytochrome : a UV–vis absorption spectroscopy study

Julkaisuvuosi

2021

Tekijät

Rumfeldt, Jessica; Kurttila, Moona; Takala, Heikki; Ihalainen, Janne A.

Tiivistelmä

Solvent access to the protein interior plays an important role in the function of many proteins. Phytochromes contain a specific structural feature, a hairpin extension that appears to relay structural information from the chromophore to the rest of the protein. The extension interacts with amino acids near the chromophore, and hence shields the chromophore from the surrounding solvent. We envision that the detachment of the extension from the protein surface allows solvent exchange reactions in the vicinity of the chromophore. This can facilitate for example, proton transfer processes between solvent and the protein interior. To test this hypothesis, the kinetics of the protonation state of the biliverdin chromophore from Deinococcus radiodurans bacteriophytchrome, and thus, the pH of the surrounding solution, is determined. The observed absorbance changes are related to the solvent access of the chromophore binding pocket, gated by the hairpin extension. We therefore propose a model with an “open” (solvent-exposed, deprotonation-active on a (sub)second time-scale) state and a “closed” (solvent-gated, deprotonation inactive) state, where the hairpin fluctuates slowly between these conformations thereby controlling the deprotonation process of the chromophore on a minute time scale. When the connection between the hairpin and the biliverdin surroundings is destabilized by a point mutation, the amplitude of the deprotonation phase increases considerably. In the absence of the extension, the chromophore deprotonates essentially without any “gating”. Hence, we introduce a straightforward method to study the stability and fluctuation of the phytochrome hairpin in its photostationary state. This approach can be extended to other chromophore-protein systems where absorption changes reflect dynamic processes of the protein.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

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

Kustantaja

Springer

Volyymi

20

Numero

9

Sivut

1173-1181

Julkaisu­foorumi

64984

Julkaisufoorumitaso

1

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]

Julkaisumaa

Saksa

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1007/s43630-021-00090-2

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä