シアノバクテリアブルーライト受容体Tepixd（TLL0078）におけるフラビン光受容の運命決定（TLL0078）

PIXD（TLL0078、SLR1694）は、熱性シアノバクテリウムThermosynecococcus Elongatus BP-1および媒介性シアノバクテリウムSynechocystis Sp。PCC6803。ブルーフタンパク質は、イソアロキサジン環のO（4）と特定のアミノ酸残基の間の水素結合の強化と相まって、フラビン吸収の約10 nmの赤いシフトを示すことが知られています。私たちが決定したTepixDの3D構造によれば、リングのO（4）はGLN50およびASN32にリンクされています。部位指向の突然変異誘発によるフラビン相互作用残基の調査では、ASN32ではなくGLN50が通常の赤方偏移光反応に不可欠であることが示されました。ここでは、GLN50とその近隣のTyr8の役割をさらに研究しました。GLN50とTyr8の変異タンパク質（Q50A、Q50N、Y8AおよびY8F）は、通常の赤方偏移光反応を失いました。代わりに、Y8A、Y8F、およびQ50Nは、光誘発フラビントリプレット状態と、フォトトロピンのLOV（光酸素電圧検知）ドメインの光サイクルに類似した、その後のフラビン減少の低い収率を示しましたが、Q50AはQ50Aではありませんでした。。N32Aのフーリエ変換赤外線（FT-IR）分析により、環のO（4）は、光と暗い両方でASN32に水素結合されていることが示されました。これらの結果は、3D構造とともに、Tyr8-Gln50-O（4）/N（5）（フラビン）の水素結合ネットワークがBlufドメインの光反応に重要であることを示しています。Blufの構造的および機能的類似性に基づいて、フォトトロピンのLOVドメインの領域に基づいて、フラビンのアポタンパク質とN（5）の相互作用がフラビン結合センサーの光反応を決定することを提案します。

PixD (Tll0078, Slr1694) is a BLUF (sensor of blue light using FAD)-type blue light receptor protein of the thermophilic cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus BP-1 and the mesophilic cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. BLUF protein is known to show light-induced approximately 10 nm red shift of flavin absorption that is coupled with strengthening of the hydrogen bond between the O(4) of the isoalloxazine ring and a certain amino acid residue. According to the 3D structure of TePixD we determined, O(4) of the ring is linked to Gln50 and Asn32. A survey of flavin-interacting residues by site-directed mutagenesis showed that Gln50 but not Asn32 is essential for the normal red-shifting photoreaction. Here, we further studied the role of Gln50 and its close neighbor Tyr8. All the mutated proteins of Gln50 and Tyr8 (Q50A, Q50N, Y8A and Y8F) lost the normal red-shifting photoreaction. Y8A, Y8F and Q50N, instead, showed a light-induced flavin triplet state and a low yield of subsequent flavin reduction that is analogous to the photocycle of the LOV (light-oxygen-voltage-sensing) domain of phototropins, while Q50A did not. Fourier-transform infrared (FT-IR) analysis of N32A showed that O(4) of the ring is hydrogen-bonded to Asn32 both in the light and dark. These results, together with the 3D structure, indicate that the hydrogen bond network of Tyr8-Gln50-O(4)/N(5) (flavin) is critical for the light reaction of the BLUF domain. Based on the structural and functional similarities of the BLUF and the LOV domain of phototropins, we propose that the interaction between apoprotein and N(5) of flavin determines the photoreaction of the flavin-binding sensors.