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Functional diversification of two bilin reductases for light perception and harvesting in unique cyanobacterium Acaryochloris marina MBIC 11017.
The FEBS Journal ( IF 5.5 ) Pub Date : 2020-01-29 , DOI: 10.1111/febs.15230 Keita Miyake 1 , Keiji Fushimi 1, 2 , Tomonori Kashimoto 1 , Kaisei Maeda 3 , Ni-Ni-Win 3 , Hiroyuki Kimura 1, 4 , Masakazu Sugishima 5 , Masahiko Ikeuchi 2, 3 , Rei Narikawa 1, 2, 4
The FEBS Journal ( IF 5.5 ) Pub Date : 2020-01-29 , DOI: 10.1111/febs.15230 Keita Miyake 1 , Keiji Fushimi 1, 2 , Tomonori Kashimoto 1 , Kaisei Maeda 3 , Ni-Ni-Win 3 , Hiroyuki Kimura 1, 4 , Masakazu Sugishima 5 , Masahiko Ikeuchi 2, 3 , Rei Narikawa 1, 2, 4
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Bilin pigments play important roles for both light perception and harvesting in cyanobacteria by binding to cyanobacteriochromes (CBCRs) and phycobilisomes (PBS), respectively. Among various cyanobacteria, Acaryochloris marina MBIC 11017 (A. marina 11017) exceptionally uses chlorophyll d as the main photosynthetic pigment absorbing longer wavelength light than the canonical pigment, chlorophyll a, indicating existence of a system to sense longer wavelength light than others. On the other hand, A. marina 11017 has the PBS apparatus to harvest short‐wavelength orange light, similar to most cyanobacteria. Thus, A. marina 11017 might sense longer wavelength light and harvest shorter wavelength light by using bilin pigments. Phycocyanobilin (PCB) is the main bilin pigment of both systems. Phycocyanobilin:ferredoxin oxidoreductase (PcyA) catalyzes PCB synthesis from biliverdin via the intermediate 181,182‐dihydrobiliverdin (181,182‐DHBV), resulting in the stepwise shortening of the absorbing wavelengths. In this study, we found that A. marina 11017 exceptionally encodes two PcyA homologs, AmPcyAc and AmPcyAp. AmPcyAc is encoded on the main chromosome with most photoreceptor genes, whereas AmPcyAp is encoded on a plasmid with PBS‐related genes. High accumulation of 181,182‐DHBV for extended periods was observed during the reaction catalyzed by AmPcyAc, whereas 181,182‐DHBV was transiently accumulated for a short period during the reaction catalyzed by AmPcyAp. CBCRs could sense longer wavelength far‐red light through 181,182‐DHBV incorporation, whereas PBS could only harvest orange light through PCB incorporation, suggesting functional diversification of PcyA as AmPcyAc and AmPcyAp to provide 181,182‐DHBV and PCB to the light perception and harvesting systems, respectively.
中文翻译：
两种Bilin还原酶的功能多样化，可在独特的蓝藻滨海蓝藻MBIC 11017中进行光感知和收获。
胆红素颜料分别通过与蓝细菌色素（CBCR）和藻胆体（PBS）结合，在蓝细菌的光感知和收获中发挥重要作用。在各种蓝藻细菌中，滨海拟除草杆菌MBIC 11017（A. marina 11017）例外地使用叶绿素d作为主要光合色素，比标准色素叶绿素a吸收更长的波长的光，这表明存在一种比其他色素吸收更长波长的光的系统。另一方面，与大多数蓝细菌相似，滨海曲霉（A. marina） 11017具有PBS装置来收集短波长的橙色光。因此，A。marina11017可能会通过使用Bilin颜料来感测更长波长的光并捕获更短波长的光。藻蓝素（PCB）是两种体系的主要胆汁色素。藻蓝：铁氧还蛋白氧化还原酶（PcyA）经由中间18催化从胆绿素PCB合成1，18 2 -dihydrobiliverdin（18 1，18 2 -DHBV），导致吸收波长的逐级缩短。在这项研究中，我们发现滨海曲霉11017例外地编码两个PcyA同源物AmPcyAc和AmPcyAp。AmPcyAc在大多数染色体上编码有大多数感光基因，而AmPcyAp在带有PBS相关基因的质粒上编码。18的高积累1，18 2通过AmPcyAc催化的反应过程中观察到-DHBV长时间，而18 1，18 2 -DHBV瞬时累积由AmPcyAp催化的反应在短时间内。CBCRs可以通过感测18较长波长远红光1，18 2 -DHBV掺入，而PBS只能收获的橙色光通过PCB掺入，这表明PcyA的功能多样化作为AmPcyAc和AmPcyAp提供18 1，18 2 -DHBV和PCB分别针对光线感知和采集系统。
更新日期：2020-01-29
中文翻译：
两种Bilin还原酶的功能多样化，可在独特的蓝藻滨海蓝藻MBIC 11017中进行光感知和收获。
胆红素颜料分别通过与蓝细菌色素（CBCR）和藻胆体（PBS）结合，在蓝细菌的光感知和收获中发挥重要作用。在各种蓝藻细菌中，滨海拟除草杆菌MBIC 11017（A. marina 11017）例外地使用叶绿素d作为主要光合色素，比标准色素叶绿素a吸收更长的波长的光，这表明存在一种比其他色素吸收更长波长的光的系统。另一方面，与大多数蓝细菌相似，滨海曲霉（A. marina） 11017具有PBS装置来收集短波长的橙色光。因此，A。marina11017可能会通过使用Bilin颜料来感测更长波长的光并捕获更短波长的光。藻蓝素（PCB）是两种体系的主要胆汁色素。藻蓝：铁氧还蛋白氧化还原酶（PcyA）经由中间18催化从胆绿素PCB合成1，18 2 -dihydrobiliverdin（18 1，18 2 -DHBV），导致吸收波长的逐级缩短。在这项研究中，我们发现滨海曲霉11017例外地编码两个PcyA同源物AmPcyAc和AmPcyAp。AmPcyAc在大多数染色体上编码有大多数感光基因，而AmPcyAp在带有PBS相关基因的质粒上编码。18的高积累1，18 2通过AmPcyAc催化的反应过程中观察到-DHBV长时间，而18 1，18 2 -DHBV瞬时累积由AmPcyAp催化的反应在短时间内。CBCRs可以通过感测18较长波长远红光1，18 2 -DHBV掺入，而PBS只能收获的橙色光通过PCB掺入，这表明PcyA的功能多样化作为AmPcyAc和AmPcyAp提供18 1，18 2 -DHBV和PCB分别针对光线感知和采集系统。
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