فیکوسیانین یک آنتی ‌اکسیدان سیانوباکتریایی: ساختار، عملکرد و کاربردها

در جلبک های قرمز و سیانو باکتر ها، فیکوبیلین ها به عنوان مولکول های دارای زنجیر باز تتراپیرولی، نقش رنگدانه های کمکی جمع کننده نور فتوسنتزی را بازی می کنند. رنگدانه های فیکوبیلینی از طریق پیوند کووالانسی به پروتئین ها متصل شده و فیکوبیلی پروتئین های حاصل در سطح غشاهای تیلاکوئیدی کمپکلس های ماکرومولکولی درشت به نام فیکوبیلیزوم ها را تشکیل می دهند. در آب های عمیق تنها نور سبز برای سیانوباکترها قابل دسترس است، لذا فیکوبیلیزوم ها قادر به جذب کارای این بخش از نور بوده و این مسئله به بقای سیانوباکترها کمک می کند. سیانوباکترها در پاسخ به تغییرات شرایط محیطی قادر به تغییرات کمی در ترکیب رنگدانه ای فیکوبیلیزوم ها هستند. فیکوسیانین با رنگ آبی تیره یکی از انواع فیکوبیلی پروتئین هاست که به شکل وسیعی به عنوان مهمترین رنگ و آنتی اکسیدان طبیعی مورد استفاده قرار می گیرد. خصوصیات جاروب گری از رادیکال های آزاد فیکوسیانین بخوبی شناخته شده است. فیکوسیانین با حذف گونه های اکسیژن و نیتروژن فعال از ایجاد تنش اکسیداتیو، که به ساختار بیومولکول های سلولی آسیب جدی وارد می کند، جلوگیری می کند. کاربردهای متنوع، از دخالت در پیشگیری از بیماری‌های مرتبط با رادیکال‌های آزاد شامل سرطان و آلزایمر گرفته تا اثرات ضدمیکروبی، از استفاده در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی تا صنایع و گردش مالی قابل ملاحظه این محصول، اهمیت مرور مطالعات در زمینه فیکوسیانین را روشن می سازد. از این رو مقاله حاضر یافته های جدید در مورد منابع، ساختار، عملکرد، تولید، روش های استخراج و کاربردهای فیکوسیانین را مرور و توصیف خواهد کرد.

Phycocyanin, as a cyanobacterial antioxidant: structure, function and applications

Phycobilins, as open-chain tetrapyrrole pigment molecules, serve as accessory photosynthetic light-harvesting pigments in red algae and cyanobacteria. Phycobilin pigments are covalently linked with proteins which form phycobiliproteins organized into large macromolecular complexes called phycobilisomes on the top of the thylakoid membranes. In deep water, only green light is available, thus phycobilisomes are able to absorb this part of light very efficiently and allowing cyanobacteria to survive. Cyanobacteria are capable of adjusting the quantitative pigment composition of phycobilisomes in response to changes in environmental conditions. Phycocyanin is a kind of phycobiliproteins which is characterized by an intense blue color and has been widely used as most important natural dye and antioxidant. The free radical scavenging properties of cyanobacterial phycocyanin are well documented. Phycocyanin eliminates reactive oxygen and nitrogen species and therefore prevents oxidative stress that leads to major damage in the structure of biomolecules of the cell. The variety of applications, from its involvement in the prevention of free radical-related diseases including cancer and Alzheimer’s, to its antimicrobial effects, from its use in research laboratories and industry to its significant financial turnover, highlights the importance of reviewing studies on phycocyanin. Hence, this review describes recent findings about the sources, structure, function, production, extraction techniques and different applications of phycocyanin.