Φυκοκυανίνη

Η φυκοκυανίνη (αγγλ.: phycocyanin· συντομογρ.: PC) αποτελεί μια βοηθητική μπλε, φωτοσυνθετική χρωμοπρωτεΐνη 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.

Δομή
Η φυκοκυανίνη ανήκει σε μια ομάδα φωτοσυνθετικών πρωτεϊνών, τις φυκοχολοπρωτεΐνες οι οποίες αποτελούνται από πρωτεΐνες ομοιοπολικά συνδεδεμένες με φυκοχολίνες. Οι φυκοχολίνες περιλαμβάνουν τα ανοικτής-αλυσίδας τετραπυρρόλια φυκοερυθροχολίνη και φυκοκυανοχολίνη.

Παραγωγή
Η φυκοκυανίνη αποτελεί ένα από τους τέσσερις τύπους  φυκοχολοπρωτεϊνών, συμπεριλαμβανομένου και της φυκοερυθρίνης. Ωστόσο δεν είναι όλες οι φυκοχολοπρωτεΐνες που παράγονται από όλα τα είδη κυανοβακτηρίων. Τα κυανοβακτήρια του γλυκού νερού τείνουν να παράγουν περισσότερο φυκοκυανίνη, ενώ η φυκοερυθρίνη συχνά αφθονεί στα θαλάσσια είδη. Ακόμη μερικοί οργανισμοί μπορεί να περιέχουν φυκοχολοπρωτεΐνες οι οποίες έχουν παραπάνω από ένα τύπο φυκοχολίνης. Έτσι οι φυκοκυανίνες που περιέχουν μόνο φυκοκυανοχολίνη, 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 φυκοερυθροχολίνης 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 φυκοχολοπρωτεΐνες σχηματίζουν τα φυκοχολοσώματα 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 φυκοχολοπρωτεΐνες δεν σχηματίζουν φυκοχολοσώματα.

Ο μείζον βιολογικός ρόλος των φυκοχολοπρωτεϊνών 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 φυκοχολοπρωτεϊνών στα φυκοχολοσώματα 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. Cuellar‐Bermudez SP, Aguilar‐Hernandez I, Cardenas‐Chavez DL, Ornelas‐Soto N, Romero‐Ogawa MA, Parra‐Saldivar R (2015) Extraction and purification of high‐value metabolites from microalgae: essential lipids, astaxanthin and phycobiliproteins. J Microbial Biotech 8(2):190-209.

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. Erikson NT (2008) Production of phycocyanin-a pigment with applications in biology, biotechnology, foods and medicine. Appl Microbiol Biotechnol 80:1-14
Εκτός από τα παραπάνω, πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει την αντι-μεταλλαξιγόνο, αντι-ική, αντιαλλεργική, ανοσοενυσχητική, ηπατοπροστατευτική, νευροπροστατευτική, αντικαρκινική και αντιφλεγμονώδη δράση της. Hemlata GP, Fareha B (2011) Studies on Anabaena sp. NCCU-9 with special reference to phycocyanin. J Algal Biomass Util 2:30-51.

 Παραπομπές 

Κατηγορία:Κυανοβακτήρια
Κατηγορία:Φύκη
Κατηγορία:Χρωμοπρωτεΐνες