Characterization of the photosensory module of a putative DNA binding phytochrome

Fytokromit ovat punaista ja kaukopunaista valoa aistivia reseptori proteiineja, jotka säätelevät geenien luentaa ja muita solutason toimintoja kasveissa ja mikrobeissa. Fytokromit koostuvat proteiinidomeeneista, jotka voidaan jakaa N-terminaalin valoa aistivaan ja C-terminaalin signaloivaan moduuliin. Fytokromien toiminta perustuu niiden ainutlaatuiseen kykyyn palautettavasti muuttua stabiilista lepotilasta valolla aktivoitavaan aktiiviseen tilaan. Tässä tutkielmassa keskitymme fytokromiin, joka löydettiin bakteerista Bradyrhizobium sp. STM 3809. Tästä fytokromista puuttuu C-terminaalista bakteeriperäisille fytokromeille tyypillinen histidiinikinaasi ja sillä on sen sijaan DNA:ta sitova domeeni signaloivassa moduulissa, mikä tekee tästä fytokromista oivan kohteen optogenetiikan työkalu tutkimukseen. Tuotimme tämän fytokromin valoa aistivaa moduulia ja tutkimme sen ominaisuuksia ultravioletti-näkyvä spektroskopian ja analyyttisen geelisuodatuksen avulla. Saimme selville, että tällä fytokromilla on muihin tunnettuihin fytokromehin verrattuna punaiseen päin siirtynyt absorptiomaksimi 710 nm kohdalla. Lisäksi selvitimme, että valoa aistiva moduuli, BrCBD-PHY, on monomeerinen lepotilassa ja se palautuu nopeasti takaisin lepotilaan valoaktivoinnin jälkeen. Poikkeuksellisesti absorptiomaksimin siirtymistä kaukopunaiseen päin ei havaittu valaisun jälkeen, mutta biliverdiini kromoforin todettiin silti isomerisoituvan. Huolimatta tämän tutkielman lupaavista löydöksistä, jatkotutkimuksia tarvitaan kokopitkällä fytokromilla, jotta tämän fytokromin potentiaalia mahdollisen optogeneettisen työkalun kehittämisessä voidaan arvioida paremmin.