БИОХИМИЯ, 2013, том 78, вып. 11, с. 1576–1594
УДК 577.25
Биологические фоторецепторы светозависимых регуляторных процессов
Обзор
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: фитохромы, криптохромы, LOV-доменные фотосенсоры, хромофоры, структура, передача сигнала.
Аннотация
Открытие новых биологических фоторецепторов определило прогресс в изучении первичных механизмов рецепции света в фоторегуляторных процессах. Среди идентифицированных фоторецепторов особое место занимают две широко распространенные группы сенсоров синего/UV-A света – LOV-домен-содержащие белки и подобные ДНК-фотолиазам криптохромы, которые используют в качестве фотоактивных хромофоров флавиновые кофакторы (FMN или FAD). Бактериальные LOV-доменные модули связаны в фоторецепторных белках с регуляторными доменами, такими как дигуанилат циклазы/фосфодиэстеразы, гистидин-киназы и ДНК-связывающие домены, активация которых индуцируется фотопревращениями флавинов. Идентификация сенсоров красного/дальнего красного света у хемотрофных бактерий (бактериофитохромов) и получение кристаллических структур их фотосенсорного модуля с билиновым хромофором способствовали расшифровке механизмов фотоконверсии фитохромных рецепторов и начальных стадий фитохром-опосредованной трансдукции сигнала. Идентифицированный недавно у растений единственный регуляторный сенсор фотонов в UV-B области белок UVR8 отличается от других фоторецепторов отсутствием простетического хромофора: у UVR8 «UV-B антенной» служат триптофановые остатки уникальной белковой структуры. Проведенный в обзоре анализ новых данных о фотосенсорных свойствах идентифицированных фоторецепторов во взаимосвязи с их структурной организацией раскрывает характер влияния молекулярного микроокружения хромофоров на их светоиндуцированные реакции, механизмы, посредством которых активированные хромофоры инициируют конформационные изменения в окружающей белковой структуре, и структурные основы распространения этих изменений к взаимодействующим эффекторным доменам/белкам.