Электрогенный перенос электрона на донорном участке пигмент-белкового комплекса фотосистемы 2

• Автор: Курашов, Василий Николаевич
• Шифр специальности: 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Химические реакции фотосинтеза

1.2. Принципы организации хлоропластое и тилакоидныхмембран

1.3. Структурные особенности ФС

1.3.1. Рентгеноструктурный анализ

1.3.2. Марганцевый кластер и сай г связывания иона хлора и кальция

1.3.3. Внутриклеточная сборка Мп4Са- кластера

1.4. Сборка Mn4CajClx-K.4acmepa in vitro (фотоактиеация)
1.4.1. Комплексы ФС 2, лишённые Мп
1.4.2. Неорганические кофакторы
1.4.3. Роль белковых субъединиц в процессе сборки Мп4Са-кластера
1.5. Функциональные аспекты ФС
1.5.1. Разделение зарядов между Рб8о и Qa
1.5.2. Выделение молекулярного кислорода: каталитический сайт, кинетика и механизм КВК
1.5.3. Восстановление Рб8о+ путем переноса электрона от Yz
1.5.4. Реакции переноса электронов в препаратах, лишенных Мп4Са-кластера
1.5.5. Генерация мембранного потенциала в комплексах ФС
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Препаративные методы
2.1.1. Используемы реактивы
2.1.2. Выделение мембранных фрагментов, обогащенных ФС 2 (BBY-частиц)
2.1.3. Выделение ядерных комплексов ФС 2 с активным КВК
2.1.4. Удаление марганцевого кластера

2.1.5. Фотоактивация
2.1.6. Блокирование высокоаффинного Мп-связывающего участка
2.1.7. Электрофорез
2.1.8. Приготовление протеолипосом, содержащих ядерные комплексы ФС
2.2. Аналитические методы
2.2.1. Оптические измерения
2.2.2. Флуориметрические измерения
2.2.3. Полярографический метод измерения кислорода
2.2.4. Прямой электрометрический метод регистрации ДТ
2.2.5. Кинетический анализ сигналов
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Транспорт электрона на донорном участке комплексов ФС 2, лишённых марганцевого кластера и его реконструкция в препаратах, лишённых марганцевогокластера
3.1.1. Флуориметрические измерения
3.1.2. Электрометрические измерения
3.2. Исследование низкоаффинного сайта окисления марганца
3.3. Влияние экзогенных доноров электронов на кинетику генерации А Ч'
3.4. Влияние синтетических маргапец-содержащих комплексов на кинетику генерации А Ч'
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ФС 2 фотосистема
Р680 первичный донор электрона РЦ ФС 2, димер хлорофилла
Yz редокс-активный тирозин-161 D1 -субъединицы
Mn марганец
ФС 2 (-Mn) ФС 2, лишённая марганцевого кластера
РЦ реакционный центр
НАДФН восстановленная форма
никотинамидадениндинуклеогидфосфата АТФ аденозинтрифосфат
С02 углекислый газ
КВК кислород-выделяющий комплекс
ЭТЦ электронтранспортная цепь
РСА рентгеноструктурный анализ
Dl, D2 белки ФС 2, формирующие РЦ и содержащие редокс-
комионенты переноса зарядов ФС 1 фотосистема
MGDG моногалактозил-диацилглицерол
DGDG дигалактозил-диацилглицерол
SQDG сульфохиновозил-диацилглицерол
PG фосфтидилглицерол
PQ, PQH2 пластохинон и пластонидрохинон, соответственно
Qa, Qb первичный и вторичный хинонные акцепторы,
сответственно Chi, хл хлорофилл
Pheo феофитин
Цит Ъ55д цитохром 6559
TRIS трис(гидроксиметил)аминометан

1.5.3. Восстановление Рш путем переноса электрона от Yz
Хотя комплекс ФС 2 содержит два симметрично расположенных редокс-активных тирозина (Yz в полипептиде Di и YD в полипептиде D2), только один из них, а именно Yz находится в достаточной близости от кластера Мп4ОхСа. Последнее обстоятельство способствует быстрому обороту КВК. Кроме того, при физиологических значениях pH, среднеточечные потенциалы Yz и YD отличаются, и только Yz способен обеспечивать движущую силу для осуществления цикла Кока, в то время как YD действует как восстановитель для S2 и S3 переходов [42].
Тирозин Yz был детально изучен многими группами [55, 56, 57, 58]. Ключевым вопросом при исследовании Yz является: как детектировать радикал тирозина (Yz‘) во время окисления молекулы воды. Спектроскопические исследования Yz‘ в препаратах ФС 2 с активным комплексом окисления воды не позволяют непосредственно регистрировать Yz" сигнал вследствие быстрого оборота фермента, поэтому большинство работ были выполнены на образцах ФС 2, лишенных марганцевого кластера [59, 60].
На основании этих исследований было предположено, что Yz может контролировать процесс каталитического окисления воды вследствие его прямого взаимодействия с субстратной водой [61, 62, 63]. Однако, известно, что свойства Yz в препаратах ФС 2 с ингибированным комплексом окисления воды драматически отличаются от таковых в образцах ФС 2 с активным комплексом окисления воды [64, 65, 66].
Поэтому, функция тирозина Yz в случае активных комплексов ФС 2 оставалась неясной. Однако исследование ФС 2 при температуре жидкого гелия с помощью ЭПР спектроскопии продемонстрировало относительно высокий выход (40-50%) окисления Yz для So и St состояний КВК в ответ на активацию видимым светом [67, 68, 69]. Магнитное взаимодействие между Yz" и S0 или S| состояниями в Mn-кластере свидетельствует в пользу наличия двух отдельных сигналов ЭПР - S0YZ" и S|YZ', соответственно. Отметим, что время жизни