Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

הפרוטוקול הנוכחי מפרט את הבידוד של phycobililisomes מציאנובקטריה על ידי צנטריפוגציה באמצעות שיפוע צפיפות סוכרוז בלתי פוסק. השברים של phycobilisomes שלמים מאושרים על ידי ספקטרום פליטה פלואורסצנטי 77K וניתוח SDS-PAGE. שברי הפיזיקוביליוזום המתקבלים מתאימים להכתמה שלילית של TEM וניתוח ספקטרומטריית מסה.

Abstract

ב ציאנובקטריה, phycobilisome הוא קומפלקס חלבון אנטנה חיוני אשר קוצר אור ומעביר אנרגיה למערכות פוטו-מערכת I ו- II עבור פוטוכימיה. לימוד המבנה וההרכב של phycobilisome הוא עניין רב למדענים כי זה חושף את האבולוציה ואת הסטייה של פוטוסינתזה ציאנובקטריה. פרוטוקול זה מספק שיטה מפורטת וממוטבת לשבירת תאים ציאנובקטריאליים בעלות נמוכה על ידי מקצף חרוזים ביעילות. לאחר מכן ניתן לבודד את הפיזיקוביליוזום השלם מתמצית התא על ידי אולטרה-צנטריפוגציה הדרגתית של סוכרוז. שיטה זו הוכיחה שהיא מתאימה הן לדגם והן לציאנובקטריה שאינה מודל עם סוגי תאים שונים. הליך שלב אחר שלב מסופק גם כדי לאשר את השלמות והרכוש של phycobiliproteins על ידי ספקטרוסקופיית פלואורסצנטיות 77K ו- SDS-PAGE מוכתם על ידי אבץ גופרתי וכחול קומאסי. phycobilisome מבודד יכול גם להיות נתון ניתוחים מבניים נוספים קומפוזיציה. בסך הכל, פרוטוקול זה מספק מדריך התחלה מועיל המאפשר לחוקרים שאינם מכירים ציאנובקטריה לבודד ולאפיין במהירות פיקוביליזום שלם.

Introduction

Phycobilisome (PBS) הוא קומפלקס ענק של חלבון פיגמנט מסיס במים המתחבר לצד הציטופלסמי של מערכות הפוטו-מערכות בממברנות התילקואידיות של ציאנובקטריה1. PBS מורכב בעיקר מפיקוביליפרוטאינים צבעוניים וחלבוני מקשר חסרי צבע1,2. את phycobiliproteins ניתן לחלק לארבע קבוצות עיקריות: phycoeryththrin, phycoerythrocyanin, phycocyanin, ו allophycocyanin3. ארבע הקבוצות העיקריות סופגות אורכי גל שונים של אנרגיית אור בטווח של 490-650 ננומטר, אשר כלורופילים ספגו בצורה לא יעילה3. ה-PBS יכול לשמש כאנטנה לקצירת אור לאיסוף אנרגיית אור ולהעברתה ל-Photosystem II ו-I4.

המבנה וההרכב של PBS משתנים ממינים למינים. באופן קולקטיבי, שלוש צורות של phycobilisome (hemididial, בצורת צרור, בצורת מוט) זוהו במינים ציאנובקטריאליים שונים5. אפילו באותם מינים, הרכב ה-PBS משתנה בתגובה לסביבה, כגון איכות האור והדלדול התזונתי6,7,8,9,10,10,11. לכן, ההליך הניסיוני לבודד PBS מציאנובקטריה היה אינסטרומנטלי בחקר PBS12. במשך כמה עשורים, פרוטוקולים רבים ושונים בודדו את PBS וניתחו את המבנה, ההרכב והתפקוד שלו6,7,8,12,13,14,15,16,17. המגוון הרחב של שיטות לבידוד PBS אכן מספק גמישות בבידוד המתחם במינים שונים עם ריאגנטים ומכשירים שונים. עם זאת, זה גם עושה בחירת פרוטוקול מתאים קשה יותר עבור מדענים שאינם מכירים עם ציאנובקטריה ו- PBS. לכן, פרוטוקול כללי ופשוט מפותח בעבודה זו עבור אלה המעוניינים להתחיל בידוד PBS מן ציאנובקטריה.

השיטות לבידוד PBS מפרסומים קודמים מסוכמות כאן. מאז PBS הוא קומפלקס חלבון מסיס במים והוא מנותק בקלות, מאגר פוספט כוח יוני גבוה נדרש כדי לייצב PBS במהלך החילוץ18. מספר מאמרי מחקר המתארים שיטות לבידוד PBS מציאנובקטריום פורסמו בעבר. רוב השיטות דורשות ריכוז גבוה של מאגר פוספט8,14,15,18,19. עם זאת, ההליכים לשיבוש מכני של התאים משתנים, כגון מיצוי בסיוע חרוזי זכוכית, sonication20, ועיתונות צרפתית 6,8,14. phycobiliproteins שונים ניתן להשיג על ידי משקעים עם אמוניום סולפט20 ומטוהר על ידי HPLC21 או טור כרומטוגרפי22. מצד שני, PBS שלם יכול להיות מבודד בקלות על ידי צפיפות סוכרוז שיפוע ultracentrifugation6,8,15.

בפרוטוקול זה, ציאנובקטריום מודל אחד וציאנובקטריום אחד שאינו מודל שימשו כחומרים לבידוד PBS. הם מודל חד תאי גלוקוז סובלני Synechocystis sp. PCC 6803 (להלן Syn6803) ולא מודל חוט Leptolyngbya sp. JSC-1 (להלן JSC-1), בהתאמה 7,23,24. הפרוטוקול מתחיל על ידי שיבוש של ציאנובקטריה חד-תאית ונימה במאגר פוספט בעל חוזק יוני גבוה. לאחר תמוגה, supernatants נאספים על ידי צנטריפוגה ולאחר מכן מטופלים עם חומר ניקוי לא יוני (טריטון X-100) כדי solubilize חלבונים מסיסים במים מן הקרומים thylakoid. סך החלבונים המסיסים במים מוחלים על שיפוע צפיפות סוכרוז בלתי פוסק כדי לחלק את ה- PBS. שיפוע הסוכרוז הבלתי פוסק בפרוטוקול זה מורכב מארבעה פתרונות סוכרוז ומחיצות PBS שלם בשברים הנמוכים ביותר של שכבת סוכרוז25. ניתן לנתח את השלמות של PBS על ידי SDS-PAGE, כתמי אבץ, ספקטרוסקופיה פלואורסצנטית 77K6,7,8,26. שיטה זו מתאימה למדענים שמטרתם לבודד PBS שלם מציאנובקטריה ולחקור את תכונותיו הספקטרליות, המבניות וההרכביות.

ישנם מספר יתרונות של פרוטוקול זה. (1) שיטה זו מתוקננת וניתן להשתמש בה לבידוד PBS שלם הן מציאנובקטריה חד-תאית והן מציאנובקטריה נימית. רוב המאמרים מתארים את השיטה שחלה בכל סוג אחד של ציאנובקטריה4,7,8,12,13,14,16,18. (2) שיטה זו מבוצעת בטמפרטורת החדר, כאשר PBS מתנתק בטמפרטורה נמוכה19,27. (3) שיטה זו מתארת שימוש במקצף חרוזים כדי לשבש את התאים; לכן, זה זול ובטוח יותר מאשר עיתונות צרפתית בלחץ גבוה ונזק שמיעה אפשרי מ sonicator בשיטות אחרות8,13,14,20. (4) שיטה זו מבודדת PBS שלם על ידי צנטריפוגה אולטרה-צנטריפוגה הדרגתית סוכרוז. בדרך זו, PBS שלם עם גדלים שונים PBS מנותק חלקית ניתן להפריד בהתבסס על ריכוז סוכרוז.

Protocol

Synechocystis sp. PCC 6803, זן עמיד לגלוקוז מודל, הושג מד"ר צ'ו, סיו-אן באקדמיה סיניקה, טייוואן. Leptolyngbya sp. JSC-1, חוט שאינו מודל, הושג מד"ר דונלד א בראיינט באוניברסיטת פנסילבניה סטייט, ארה"ב.

1. תרבית תאים וקציר

  1. לחסן תאי Syn6803 או JSC-1 באמצעות לולאת חיסון מתכתית לתוך בקבוק חרוט 100 מ"ל המכיל 50 מ"ל של B-HEPES medium28. תרבית את התאים ב 30 °C תחת 50 μmol פוטונים m-2 s-1 (LED אור לבן) ב 1% (v /v) CO2 עם ערבוב מתמיד על ידי מערבל מגנטי (120 סל"ד) עד התרבות מגיעה לשלב צמיחה באמצע מעריכי (OD750 = 0.6-0.8).
    הערה: לקצור את תרבית התא כאשר הצפיפות האופטית של התרבות ב 750 ננומטר (OD750) מגיע 0.6-0.8 על ידי העברה בקבוקון חדש. צפיפות אופטית שימשה באופן שגרתי להערכת צפיפות תאים מיקרוביאלית בתרביות נוזליות29. אורכי הגל מ 720-750 ננומטר שימשו במחקרים שונים למדידת צמיחה ציאנובקטריאלית30,31,32. בפרוטוקול זה, OD750 משמש כי JSC-1 יכול לייצר פיגמנטים לספוג אור אדום רחוק7. לחלופין, ריכוז כלורופיל שימש גם כדי למדוד את הצמיחה של ציאנובקטריה33.
  2. העבר את תרבית התא (OD750 ~ 0.8) לבקבוק חרוט 1L ודלל אותו OD750 = 0.2 ב 500 מ"ל של מדיום B-HEPES. הגדל את התרבות עד לשלב הצמיחה המעריכי המאוחר (OD750 = 0.8-1.0) באותו מצב שהוזכר לעיל (שלב 1.1) ולאחר מכן לקצור את התרבות על ידי צנטריפוגה.
  3. צנטריפוגה התרבות ב 10,000 x g במשך 20 דקות בטמפרטורת החדר לחלוטין להשליך את supernatant.
    הערה: ניתן לאחסן את כדורי התאים בטמפרטורה של -80 °C (80 °F) למשך עד 6 חודשים.

2. תמוגת תאים

  1. להשעות את כדורי התא ולשטוף פעמיים עם 0.75 M K-פוספט חוצץ, pH 7.
    הערה: כדי ליצור מאגר K-פוספט של 0.75 M ב- pH 7, הכן 1.5 M של K2HPO4 ו- 1.5 M של KH2PO4 בנפרד. יש לערבב 615 מ"ל של 1.5 מ"ל K2HPO4 ו-385 מ"ל של 1.5 מיליון KH2PO4 כדי לקבל חיץ K-פוספט ב-1.5 מ' K-פוספט ב-pH 7. כל שעליך לעשות הוא לדלל אותו עם אותה כמות של ddH2O כדי להפוך 0.75 M K-פוספט חוצץ ב pH 7.
  2. גלולה את התאים בצינורות צנטריפוגה 50 מ"ל על ידי צנטריפוגה ב 10,000 x g במשך 20 דקות בטמפרטורת החדר. השלך את supernatant ו resuspened התאים עם 0.75 M K-פוספט חוצץ. למדוד את המשקל הרטוב של הכדור על ידי איזון אלקטרוני resuspend 1 גרם משקל רטוב של הכדור ב 5 מ"ל של המאגר.
    הערה: משקל רטוב של גלולה נמדד על ידי הפחתה במשקל של צינור צנטריפוגה ריק ממשקל צינור הצנטריפוגה המכיל את גלולה התא.
  3. הוסף 1 מ"ל של השעיית תאים ו 0.4-0.6 גרם של חרוזי זכוכית 0.1 מ"מ (ראה טבלת חומרים) לתוך בקבוקון כובע בורג 2 מ"ל.
  4. לשבור את התאים עבור 30 s על ידי מקצף חרוזים (ראה טבלת חומרים). אפשר את הצינורות להתקרר באמבט מים בטמפרטורת החדר במשך 2 דקות ולחזור על מחזור שבירה 5 פעמים.
  5. לאחר תמוגה, צנטריפוגה הבקבוקונים ב 500 x g עבור 10 s בטמפרטורת החדר. לאסוף את supernatant עם פיפטה לתוך צינור צנטריפוגה 15 מ"ל. לשטוף את החרוזים עם 0.5 מ"ל של 0.75 M K-פוספט חוצץ פעם אחת, ולאחר מכן להעביר לאותו צינור צנטריפוגה.
  6. הוסף טריטון X-100 (2% w / v, ריכוז סופי) למתלה התא lysed ודגר על שייקר נדנדה (40 סל"ד) בטמפרטורת החדר עד הפתרון הופך הומוגני (~ 20 דקות).
  7. צנטריפוגה הצינורות ב 17,210 גרם במשך 20 דקות כדי להסיר את התאים שלמים ופסולת תאים גדולים. יש לאחסן את הסופר-נרטיב ללא שכבת המיצלה העליונה של טריטון בטמפרטורת החדר למשך עד שעה אחת.
    הערה: הסופר-נרטיב מכיל שתי שכבות מופרדות. שכבת הטריטון X ההידרופובית העליונה מכילה חלבונים מחייבי כלורופיל ופיקוביליוזומים בצורת מוט הידרופובי6. השכבה המימית התחתונה מכילה PBS מסיס במים.

3. הכנת מאגרי שיפוע סוכרוז ובידוד PBS

  1. הפוך ארבעה ריכוזים של סוכרוז (2.0 M, 1.0 M, 0.75 M ו 0.5 M) ב 0.75 M K-פוספט חוצץ ב pH 7.
    הערה: מומלץ להשתמש 1.5 M K-פוספט חוצץ ב pH 7 כדי להכין את שיפוע סוכרוז כי הוספת סוכרוז מדלל את הריכוז של מאגר K-פוספט. לאחר סוכרוז הוא מומס לחלוטין, להוסיף ddH2O כדי להתאים את הריכוז ל 0.75 M, pH 7.
  2. מניחים 2.8 מ"ל של 2.0 מ"ל של סוכרוז בתחתית צינור הצנטריפוגה של 40 מ"ל ושכבת-על עם שלוש שכבות של פתרונות סוכרוז (8 מ"ל של 1.0 מ"ל; 12 מ"ל של 0.75 מ"ל ו-11 מ"ל של 0.5 מ"ל עבור צינור צנטריפוגה של 40 מ"ל), ולבסוף PBS המכיל את השבר העל-טבעי (3.0 מ"ל) (איור 1A).
    הערה: בזהירות להוסיף את פתרון סוכרוז ולאפשר סוכרוז לרדת לאט מאוד בתוך הצינור. החזק את קצה פיפטה ממש מעל פני השטח של הפתרון בצינור בעת טעינת הפתרון. שכבות סוכרוז ניתן לראות כאשר הם שכבות לאט.
  3. צנטריפוגה שיפועים וכתוצאה מכך ב 125,800 x g עבור ~ 16h-20 שעות ב 25 °C.NOTE: ultracentrifuge (ראה טבלת חומרים) נדרש עבור שלב זה.
  4. עם אולטרה צנטריפוגה, לדחוס את PBS מחולק ו phycobiliproteins בין השכבות. להקות כחולות ב-Syn6803 (רצועות סגולות שהוצגו ב-JSC-1) נצפו בממשקים (איור 1D).
  5. לאט לאט לאסוף את השברים עם פיפטה מהחלק העליון של שיפועי סוכרוז. הסר את הסוכרזה על ידי ריכוז חוזר ונשנה (3,500 x גרם במשך 20 דקות) ודילול השברים עם חיץ K-פוספט 0.75 M K-פוספט ביחידות סינון צנטריפוגליות ממברנה (10 K משקל מולקולרי לחתוך, ראה טבלת חומרים).

4. מדידת פלואורסצנטיות PBS ב 77K

הערה: פלואורימטר המצויד במיכל חנקן נוזלי (ראה טבלת חומרים) משמש למדידת ספקטרום פלואורסצנטיות ב-77K.

  1. לדלל את מדגם PBS מרוכז עם 0.75 M K-פוספט חוצץ כדי להשיג לפחות 500 μL.
    הערה: הריכוזים של phycocyanin של דגימות היו ~ 4.2 מיקרוגרם mL-1 בהתבסס על הנוסחה: (OD615 0.474 x OD652)/5.34 [מ"ג / מ"ל]34.
  2. מוסיפים 500 μL של דגימת PBS לצינור זכוכית שקוף ולהקפיא את הצינור בחנקן נוזלי עד שהוא קפוא לחלוטין. העבירו את הצינור הקפוא למיכל דיואר שקוף (ראו טבלת חומרים) שמולא מראש בחנקן נוזלי.
    הערה: הקוטר הפנימי של צינור הזכוכית הוא 3 מ"מ בפרוטוקול זה. צינורות זכוכית דקים שימשו כדי למזער את הספיגה מחדש של פליטת אורך גל קצר במדגם.
  3. בחר את אורכי הגל עירור עבור phycoerythrin ו phycocyanin להיות 550 ננומטר ו 580 ננומטר, בהתאמה.
    הערה: פליטות פלואורסצנטיות נרשמו מ 560-800 ננומטר (עבור עירור 550 ננומטר) או 600-800 ננומטר (עבור עירור 580 ננומטר).

5. ניתוח דף SDS של PBS

  1. חוצץ להחליף את דגימות PBS מרוכז ב 0.75 M של K-פוספט עם 50 מ"מ של חיץ Tris (pH 8.0) ביחידות סינון צנטריפוגלי ממברנה (3K משקל מולקולרי לחתוך, ראה טבלת חומרים).
  2. ערבבו 50 μL של פתרון PBS עם 10 μL של 6x SDS מאגר טעינה [300 mM Tris pH 6.8, 12% (w/v) נתרן דודציל סולפט, 0.06% (w/v) כחול ברומפנול, 50% (v/v) גליצרול, 6% (v/v) β-Mercaptoethanol] (ראה טבלת חומרים) בצינור microcentrifuge ודגרה ב 95 °C (95 °C ( 10 דקות בבלוק חום.
  3. להפריד את דגימות החלבון על ידי SDS-PAGE (8%-20% (w / v) ג'ל פוליאקרילאמיד) ולהמשיך עם אבץ וכתמי Coomassie. ההליך המפורט תואר בהפניה8.
  4. להכתמת אבץ, יש לדגור על הג'ל בתמיסת ZnSO4 בגודל 50 מ"מ למשך 10 דקות בטמפרטורת החדר, לשטוף את הג'ל במים מזוקקים ולדמיין פלואורסצנטיות הנגרמת על ידי אבץ תחת הקרנת UV (312 ננומטר).
  5. עבור כתמים כחולים של Coomassie, דגירה על הג'ל במאגר הכתמים הכחול Coomassie [0.25% (w/v) של Coomassie R-250, 10% (v/v) של חומצה אצטית, 50% (v/v) של מתנול, ראה טבלת חומרים] למשך שעה אחת בטמפרטורת החדר. שטפו את הג'ל במים מזוקקים פעמיים כדי להסיר את מאגר הכתמים השיורי ודגרו את הג'ל עם חיץ destaining [10% (v/v) חומצה אצטית, 30% (v/v) מתנול] על שייקר נדנדה (40 סל"ד) בטמפרטורת החדר במהלך הלילה. דמיינו את הג'ל המוכתם במלואו באמצעות מצלמה דיגיטלית או סורק.

תוצאות

תאי Syn6803 ו- JSC-1 טופחו בבקבוקונים חרוטיים עם ערבוב מתמיד במדיום B-HEPES בטמפרטורה של 30 °C (תחת אור לבן LED (50 מיקרומול פוטונים m-2s-1) בתא צמיחה מלא 1% (v / v) CO2. בשלב הצמיחה המעריכית (OD750 = ~ 0.5), התאים היו תת-תרבותיים למדיום טרי עם OD750 צפיפות אופטית סופית = ~ 0.2. לאחר שהגיעו לשלב הצ?...

Discussion

פרוטוקול זה מתאר שיטה פשוטה וסטנדרטית לבידוד PBS שלם בשני סוגים של ציאנובקטריה, דגם חד-תאי Syn6803, ו- JSC-1 שאינו דגם סיב. השלבים הקריטיים של הפרוטוקול הם הומוגניזציה של תאים ו ultracentrifugation על שיפוע צפיפות רציפה של סוכרוז. בדרך כלל, ההפרעה של תאים נימיים היא מסובכת יותר מאשר אלה חד תאיים. הגדלת כמות ה...

Disclosures

המחברים מצהירים שאין עניין מתחרה.

Acknowledgements

המחברים מודים לטכנולוגיה קומונס, המכללה למדעי החיים, אוניברסיטת טייוואן הלאומית על השימוש הנוח של ultracentrifuge. הזנים הציאנובקטריאליים Synechocystis sp. PCC 6803 ו Leptolyngbya sp. JSC-1 היה מחונן ד"ר צ'ו, סיו-אן באקדמיה סיניקה, טייוואן, וד"ר דונלד א בראיינט באוניברסיטת מדינת פנסילבניה, ארה"ב, בהתאמה. עבודה זו מומנה על ידי משרד המדע והטכנולוגיה (טייוואן) (109-2636-B-002-013- ו-110-2628-B-002-065-) ומשרד החינוך (טייוואן) תוכנית המחקר הצעיר של יושן (109V1102 ו-110V1102).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
0.1 mm glass beadsBioSpec11079101for PBS extraction
13 mL centrifugation tubeHitachi13PAultracentrifugation
40 mL centrifugation tubeHitachi40PAultracentrifugation
Acetic acidMerck8.1875.2500for Coomassie Blue staining
B-HEPES mediumA modified cyanobacterial medium from BG-11 medium
Brilliant Blue R-250SigmaB-0149for Coomassie Blue staining
Bromophenol blueWako pure chemical industries2-291protein loading buffer
Electronic balanceRadwagWLC 2/A2/C/2for the wet weight measurement of cell pellets
Fluorescence spectrophotometerHitachiF-7000Spectrophotometer
GlycerolBioShopGly001.500protein loading buffer
High-Speed refrigerated centrifugeHitachiCR22Nfor buffer exchange
Leptolyngbya sp. JSC-1from Dr. Donald A. Bryant at Pennsylvania State University, USA.
Low temperature measurement accessoryHitachi5J0-0112The accessory includes a transparent Dewar container for 77K fluorescence spectra
MethanolMerck1.07018,2511for Coomassie Blue staining
MicrocentrifugeThermo FisherPico 21for PBS extraction
Mini-Beadbeater-16BioSpecModel 607for PBS extraction
Potassium phosphate dibasicPanReac AppliChem121512.121for PBS extraction
Potassium phosphate monobasicPanReac AppliChem141509.121for PBS extraction
Screw cap vialBioSpec10832for PBS extraction
SmartView Pro ImagerMajor ScienceUVCI-2300for Znic staining signal detection
Sodium dodecyl sulfateZymesetBSD101protein loading buffer
SucroseZymesetBSU101for PBS isolation
Synechocystis sp. PCC 6803glucose-tolerant strain from Dr. Chu, Hsiu-An at Academia Sinica, Taiwan
TrisBioShopTRS 011.1protein loading buffer
Triton X-100BioShopTRX 506.500for PBS extraction
Ultra 10 K membrane centrifugal filterMilliporeUFC901024for buffer exchange
Ultra 3 K membrane centrifugal filterMilliporeUFC500324for buffer exchange
UltracentrifugeHitachiCP80WXultracentrifugation
UV/Vis spectrophotometerAgilentCary 60Spectrophotometer
Zinc sulfatePanReac AppliChem131787.121for Znic staining
β-MercaptoethanolBioBasicMB0338protein loading buffer

References

  1. Bryant, D. A., Guglielmi, G., de Marsac, N. T., Castets, A. M., Cohen-Bazire, G. The structure of cyanobacterial phycobilisomes: A model. Archives of Microbiology. 123 (2), 113-127 (1979).
  2. Glazer, A. N. Phycobilisomes: Structure and dynamics. Annual Review of Microbiology. 36, 173-198 (1982).
  3. Glazer, A. N. Light harvesting by phycobilisomes. Annual Review of Biophysics and Biophysical Chemistry. 14 (1), 47-77 (1985).
  4. Liu, H., et al. Phycobilisomes supply excitations to both photosystems in a megacomplex in cyanobacteria. Science. 342 (6162), 1104 (2013).
  5. Bryant, D. A., Canniffe, D. P. How nature designs light-harvesting antenna systems: Design principles and functional realization in chlorophototrophic prokaryotes. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 51 (3), 033001 (2018).
  6. Hirose, Y., et al. Diverse chromatic acclimation processes regulating phycoerythrocyanin and rod-shaped phycobilisome in cyanobacteria. Molecular Plant. 12 (5), 715-725 (2019).
  7. Gan, F., et al. Extensive remodeling of a cyanobacterial photosynthetic apparatus in far-red light. Science. 345 (6202), 1312-1317 (2014).
  8. Ho, M. Y., Gan, F., Shen, G., Bryant, D. A. Far-red light photoacclimation (FaRLiP) in Synechococcus sp. PCC 7335. II. Characterization of phycobiliproteins produced during acclimation to far-red light. Photosynthesis Research. 131 (2), 187-202 (2017).
  9. Ho, M. Y., et al. Extensive remodeling of the photosynthetic apparatus alters energy transfer among photosynthetic complexes when cyanobacteria acclimate to far-red light. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1861 (4), 148064 (2020).
  10. Sanfilippo, J. E., Garczarek, L., Partensky, F., Kehoe, D. M. Chromatic Acclimation in Cyanobacteria: A diverse and widespread process for optimizing photosynthesis. Annual Review of Microbiology. 73, 407-433 (2019).
  11. Grossman, A. R., Schaefer, M. R., Chiang, G. G., Collier, J. L. The phycobilisome, a light-harvesting complex responsive to environmental conditions. Microbiological Reviews. 57 (3), 725-749 (1993).
  12. Bryant, D. A., Glazer, A. N., Eiserling, F. A. Characterization and structural properties of the major biliproteins of Anabaena sp. Archives of Microbiology. 110 (1), 61-75 (1976).
  13. Soulier, N., Laremore, T. N., Bryant, D. A. Characterization of cyanobacterial allophycocyanins absorbing far-red light. Photosynthesis Research. 145 (3), 189-207 (2020).
  14. Guglielmi, G., Cohen-Bazire, G., Bryant, D. A. The structure of Gloeobacter violaceus and its phycobilisomes. Archives of Microbiology. 129 (3), 181-189 (1981).
  15. Zhang, J., et al. Structure of phycobilisome from the red alga Griffithsia pacifica. Nature. 551 (7678), 57-63 (2017).
  16. Li, Y., et al. Characterization of red-shifted phycobilisomes isolated from the chlorophyll f-containing cyanobacterium Halomicronema hongdechloris. Biochimica et Biophysica Acta. 1857 (1), 107-114 (2016).
  17. Herrera-Salgado, P., Leyva-Castillo, L. E., Rios-Castro, E., Gomez-Lojero, C. Complementary chromatic and far-red photoacclimations in Synechococcus ATCC 29403 (PCC 7335). I: The phycobilisomes, a proteomic approach. Photosynthesis Research. 138 (1), 39-56 (2018).
  18. Yamanaka, G., Glazer, A. N., Williams, R. C. Cyanobacterial phycobilisomes. Characterization of the phycobilisomes of Synechococcus sp. 6301. Journal of Biological Chemistry. 253 (22), 8303-8310 (1978).
  19. Gantt, E., Lipschultz, C. A., Grabowski, J., Zimmerman, B. K. Phycobilisomes from blue-green and red algae: Isolation criteria and dissociation characteristics. Plant Physiology. 63 (4), 615-620 (1979).
  20. Patel, A., Mishra, S., Pawar, R., Ghosh, P. K. Purification and characterization of C-Phycocyanin from cyanobacterial species of marine and freshwater habitat. Protein Expression and Purification. 40 (2), 248-255 (2005).
  21. Zolla, L., Bianchetti, M. High-performance liquid chromatography coupled on-line with electrospray ionization mass spectrometry for the simultaneous separation and identification of the Synechocystis PCC 6803 phycobilisome proteins. Journal of Chromatography A. 912 (2), 269-279 (2001).
  22. Soni, B., Kalavadia, B., Trivedi, U., Madamwar, D. Extraction, purification and characterization of phycocyanin from Oscillatoria quadripunctulata-Isolated from the rocky shores of Bet-Dwarka, Gujarat, India. Process Biochemistry. 41 (9), 2017-2023 (2006).
  23. Williams, J. G. K. . Methods in Enzymology. , 766-778 (1988).
  24. Brown Igor, I., et al. Polyphasic characterization of a thermotolerant siderophilic filamentous cyanobacterium that produces intracellular iron deposits. Applied and Environmental Microbiology. 76 (19), 6664-6672 (2010).
  25. Wang, L., et al. Isolation, purification and properties of an R-phycocyanin from the phycobilisomes of a marine red macroalga Polysiphonia urceolata. PLoS One. 9 (2), 87833 (2014).
  26. Berkelman, T. R., Lagarias, J. C. Visualization of bilin-linked peptides and proteins in polyacrylamide gels. Analytical Biochemistry. 156 (1), 194-201 (1986).
  27. Rigbi, M., Rosinski, J., Siegelman, H. W., Sutherland, J. C. Cyanobacterial phycobilisomes: Selective dissociation monitored by fluorescence and circular dichroism. Proceedings of the National Academy of Sciences. 77 (4), 1961-1965 (1980).
  28. Dubbs, J. M., Bryant, D. A. Molecular cloning and transcriptional analysis of the cpeBA operon of the cyanobacterium Pseudanabaena species PCC 7409. Molecular Microbiology. 5 (12), 3073-3085 (1991).
  29. Stevenson, K., McVey, A. F., Clark, I. B. N., Swain, P. S., Pilizota, T. General calibration of microbial growth in microplate readers. Scientific Reports. 6 (1), 38828 (2016).
  30. Zhang, S., Shen, G., Li, Z., Golbeck, J. H., Bryant, D. A. Vipp1 is essential for the biogenesis of Photosystem I but not thylakoid membranes in Synechococcus sp. PCC 7002. Journal Biological Chemistry. 289 (23), 15904-15914 (2014).
  31. Zhang, S., Bryant, D. A. Biochemical validation of the glyoxylate cycle in the cyanobacterium Chlorogloeopsis fritschii Strain PCC 9212. Journal Biological Chemistry. 290 (22), 14019-14030 (2015).
  32. Huang, J. Y., et al. Mutations of cytochrome b559 and Psbj on and near the QC site in photosystem II influence the regulation of short-term light response and photosynthetic growth of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. Biochemistry. 55 (15), 2214-2226 (2016).
  33. Li, Y., Lin, Y., Loughlin, P., Chen, M. Optimization and effects of different culture conditions on growth of Halomicronema hongdechloris - A filamentous cyanobacterium containing chlorophyll f. Frontiers in Plant Science. 5, 67 (2014).
  34. Bennett, A., Bogorad, L. Complementary chromatic adaptation in a filamentous blue-green alga. Journal of Cell Biology. 58 (2), 419-435 (1973).
  35. Su, X., Fraenkel, P. G., Bogorad, L. Excitation energy transfer from phycocyanin to chlorophyll in an apcA-defective mutant of Synechocystis sp. PCC 6803. Journal of Biological Chemistry. 267 (32), 22944-22950 (1992).
  36. Arteni, A. A., Ajlani, G., Boekema, E. J. Structural organisation of phycobilisomes from Synechocystis sp. strain PCC6803 and their interaction with the membrane. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1787 (4), 272-279 (2009).
  37. Kondo, K., Ochiai, Y., Katayama, M., Ikeuchi, M. The Membrane-associated CpcG2-phycobilisome in Synechocystis: A new photosystem I antenna. Plant Physiology. 144 (2), 1200-1210 (2007).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

177Synechocystis sp PCC 6803Leptolyngbya sp JSC 177K

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved