Obtaining and characterizing the enzymatic properties of the bacterial and plant version of the enzyme of the light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase LPOR

Chlorofil jest nieodłącznym składnikiem fotosyntezy, jednego z najważniejszych procesów przeprowadzanych przez rośliny i inne organizmy fotosyntetyczne. Biosynteza chlorofilu jest więc kluczowa dla tych organizmów, a niezwykłym pod względem działania enzymem będącym częścią tego skomplikowanego procesu jest światłozależna oksydoreduktaza protochlorofilidu (LPOR), katalizująca reakcję redukcji protochlorofilidu do chlorofilidu. Celem niniejszej pracy było otrzymanie, charakterystyka właściwości enzymu LPOR oraz identyfikacja różnic na przykładzie wariantów z sosny (Pinus mugo) i cyjanobakterii (Synechocistis). Badane były zmiany spektrofluorymetryczne obu kompleksów enzymów z barwnikami pod wpływem różnych czynników takich jak mieszaniny lipidów m.in. fosfatydyloglicerolu (PG), oraz nukleotydów (NADPH, NADP+). Wpływ lipidów na mechanizm działania enzymów jest zupełnie różny. Przypuszcza się, że lipidy PG stabilizują konformację enzymu bakteryjnego sprzyjającą wiązaniu NADPH, tymczasem nie wpływają na mikrootoczenie enzymu pochodzącego z sosny. Prawdopodobne jest, że oba enzymy tworzą oligomery, jednak składy mieszanin reakcyjnych do wywołania procesu są różne.

Chlorophyll is an inherent component of photosynthesis, one of the most important processes carried out by plants and other photosynthetic organisms. Chlorophyll biosynthesis is therefore crucial for these organisms, and an unusual enzyme that is part of this complex process is the light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase (LPOR), which catalyzes the reduction of protochlorophyllide to chlorophyllide. The aim of this study was to obtain and characterize the properties of the LPOR enzyme and to identify differences between variants originating from plants and and cyanobacteria, using enzymes from pine (Pinus mugo) and Synechocistis, respectively. The spectrofluorimetric changes of the complexes of enzymes with pigments under the influence of various factors were investigated, including mixtures of lipids as phosphatidylglycerol (PG) and nucleotides (NADPH, NADP+). The obtained fluorescence emission spectra allowed to identify differences between the investigated variants. The effect of lipids on the mechanism of action of enzymes turned out to be completely different. It is presumed that the addition of PG lipids stabilizes the conformation of bacterial version of the enzyme favoring NADPH binding, while it does not affect the microenvironment of the plant enzyme. It is likely that both enzymes form oligomers, however, the compositions of the reaction mixtures to trigger the process are different.