Φυκοκυανίνη

Η φυκοκυανίνη, (phycocyanin), αποτελεί μια βοηθητική μπλε, φωτοσυνθετική χρωστική που συναντάται στα κυανοβακτήρια, στα Ροδόφυτα και στα Κρυπτόφυτα. Η φυκοκυανίνη είναι υδατοδιαλυτή και έχει μοριακό βάρος μεταξύ 70 και 110 kDa. Το φάσμα απορρόφησής της είναι μεταξύ 615 – 620 nm ενώ το μέγιστο φάσμα εκπομπής φθορισμού φθάνει περίπου στα 650 nm. Η φυκοκυανίνη ανήκει σε μια ομάδα φωτοσυνθετικών πρωτεϊνών, τις φυκοβιλιπρωτεΐνες οι οποίες αποτελούνται από πρωτεΐνες ομοιοπολικά συνδεδεμένες με φυκοβιλίνες. Οι φυκοβιλίνες περιλαμβάνουν τις ανοικτών-αλυσίδων τετραπυρρόλες φυκοερυθροβιλίνη και φυκοκυανοβιλίνη. Οι τρεις τύποι φυκοβιλιπρωτεϊνών είναι η φυκοκυανίνη (PC) και αλλοφυκοκυανίνη (APC), που περιέχουν τη φυκοβιλίνη φυκοκυανοβιλίνη, καθώς και η φυκοερυθρίνη (PE) που περιέχει τη φυκοβιλίνη φυκοερυθροβιλίνη. Ωστόσο όλες οι φυκοβιλιπρωτεΐνες δεν παράγονται από όλα τα είδη κυανοβακτηρίων. Τα γλυκέων-υδάτων είδη τείνουν να παράγουν περισσότερο φυκοκυανίνη, ενώ η φυκοερυθρίνη συχνά αφθονεί στα θαλάσσια είδη. Ακόμη μερικοί οργανισμοί μπορεί να περιέχουν φυκοβιλιπρωτεΐνες οι οποίες έχουν παραπάνω από ένα τύπο φυκοβιλίνης. Έτσι οι φυκοκυανίνες που περιέχουν μόνο φυκοκυανοβιλίνη, ο πιο κοινός τύπος φυκοκυανίνης, ονομάζονται C-φυκοκυανίνες (C-PC). Η C-PC αποτελείται από δύο ανόμοιες α και β πρωτεϊνικές υπομονάδες των 17 και 19 kDa αντίστοιχα με ένα μόριο φυκοερυθροβιλίνης να συνδέεται στην α υπoμονάδα (α 84) και δυο μόρια φυκοερυθροβιλίνης στην β υπομονάδα (β 84, β 155). Οι δύο υπομονάδες σχηματίζουν αβ μονομερή τα οποία αθροίζονται σε α3β3 τριμερή και στη συνέχεια σε α6β6 εξαμερή τα οποία και αποτελούν τη λειτουργική μονάδα της C-PC. Στα κυανοβακτήρια και στα Ροδόφυτα, οι φυκοβιλιπρωτεΐνες σχηματίζουν τα φυκοβιλισώματα τα οποία εντοπίζονται στην εξωτερική επιφάνεια των θυλακοειδών μεμβρανών. Αντίθετα στις κρυπτομονάδες που περιέχουν είτε φυκοκυανίνη είτε φυκοερυθρίνη στο εσωτερικό των θυλακοειδών αλλά καθόλου αλλοφυκοκυανίνη, οι φυκοβιλιπρωτεΐνες δεν σχηματίζουν φυκοβιλισώματα.
Ο μείζον βιολογικός ρόλος των φυκοβιλιπρωτεινών είναι η απορρόφηση φωτός με μέγιστα απορρόφησης στα 540 nm (PE), 620 nm (C-PC) και 650 nm (APC) μήκη κύματος στα οποία η χλωροφύλλη α δεν παρουσιάζει ισχυρή απορροφητικότητα. Η διάταξη των φυκοβιλιπρωτεϊνών στα φυκοβιλισώματα μεγιστοποιεί την ικανότητα μεταφοράς ενέργειας προς την χλωροφύλλη α. Μεταφορά ενέργειας παρατηρείται από την φυκοερυθρίνη (όταν υπάρχει) πρώτα προς την φυκοκυανίνη και έπειτα στην αλλοφυκοκυανίνη. Από την τελευταία, η ενέργεια μεταφέρεται στο φωτοσύστημα II ή σπανιότερα στο φωτοσύστημα Ι.

Εφαρμογές

Η φυκοκυανίνη χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία των τροφίμων και των καλλυντικών ως φυσική βαφή. Επιπλέον έχει μελετηθεί σε μεγάλο βαθμό για τη χρήση της σε ανασοδιαγνωστικές μεθόδους λόγω των ιδιοτήτων φθορισμού της. Η φυκοκυανίνη αποτελεί ισχυρό αντιοξειδωτικό και συνεπώς φαίνεται να είναι πολλά υποσχόμενη η θεραπευτική εφαρμογή της καθώς πολλές ασθένειες σχετίζονται με τον υπερβολικό σχηματισμό ελεύθερων ριζών.  Εκτός από τα παραπάνω, πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει την αντι-μεταλλαξιγόνο, αντιική, αντιαλλεργική, ανοσοενυσχητική, ηπατοπροστατευτική, νευροπροστατευτική, αντικαρκινική και αντιφλεγμονώδη δράση της.