Роль каротиноидов в процессе фотоокисления бактериохлорофилла in vivo

• Автор: Большаков, Максим Александрович
• Шифр специальности: 03.01.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ:

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ ПУРПУРНЫХ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ

1.1.1 Пурпурные фотосинтезирующие бактерии, и их классификация

1.1.2 Пигмент-содержащие мембраны пурпурных фотосинтезирующих бактерий

1.2 СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПИГМЕНТОВ

1.2.1 Химическая структура, спектральные свойства и биосинтез Бхл

1.2.2 Химическая структура, спектральные свойства и биосинтез каротиноидов

1.2.3 Гены, ответственные за биосинтез каротиноидов

1.3 ПИГМЕНТ-БЕЛКОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ ПУРПУРНЫХ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ
1.3.1 Организация периферического светособирающего комплекса ЪН2
1.3.2 Организация комплекса ЕН1
1.3.3 Организация реакционного центра
1.3.4 Роль и функции каротиноидов в фотосинтезе
1.3.5 Получение бескаротиноидных клеток
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Фотосинтезирующие пурпурные бактерии как объекты исследования, методы их культивирования и подавления синтеза каротиноидов
2.2 Выделение пигмент-содержащих мембран (ПСМ)
2.3 Выделение пигмент-белковых комплексов
2.4 Спектральные методы исследования
2.5 Анализ пигментного состава мембран и пигмент-белковых комплексов
2.6 Встраивание каротиноидов в бескаротиноидные светособирающие комплексы LH2 из Ale minutissimum
2.7 Облучение сине-зеленым светом
2.8 Нагревание
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 .Фотоокисление Бхл850 светособирающего комплекса LH2
3.2 Гетерогенность каротиноидного состава комплексов LH2 со сниженным содержанием каротиноидов
3.3 Влияние фотоокисления Бхл850 на стабильность LH2 комплекса
3.4 Идентификация продуктов окисления Бхл и возможный механизм процесса окисления Бхл
3.5 Встраивание каротиноидов как подход для изучения процесса фотоокисления Бхл850
3.6 Встраивание каротиноидов из Rs rubrum в бескаротиноидные пигмент-белковые комплексы Ale minutissimum
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
LH1 Прицентровый светособирающий комплекс
LH2 Периферийный светособирающий комплекс
RC Реакционный центр
LH1-RC Ансамбль, состоящий из комплекса LH1 и RC («соге» комплекс)
АН Ацетонитрил
Бхл Бактериохлорофилл
Бхл800 Бактериохлорофилл, с макимумом поглощения при 800 нм.
Бхл800 Бактериохлорофилл, с макимумом поглощения при 850 нм.
Бфео Бактериофеофитин
ВЭЖХ Высокоэффективная жидкостная хроматография
ГГПФ Геранил-геранил пирофосфат
ДМ п-Додецил p-D-мальтопиранозид
Дс-Na Додецилсульфат натрия
ДФА Дифениламин
КД Круговой дихроизм
МБА N-N'-метилен-бис-акриламид
ОГ п-Октил p-D-глюкопиранозид
ПААГ Полиакриламидный гель
ПАГЭ Электрофорез в полиакриламидном геле
ПБК Пигмент-белковые комплексы
ПСА Персульфат аммония
ПСМ Пигментсодержащая мембрана
СДС Сопряженная двойная связь
ТЕМЭ Д N,N,N' ,N'-T етраметилэтилендиамин
Трис Трис(гидроксиметил)аминометан

1.3.1 Организация светособирающего комплекса LH2.
Комплекс LH2 сформирован из а и ß апопротеинов и пигментов (Бхл и каротиноидов) [Москаленко и др 1983; Isaacs et al 1995; Cogdell et al, 2006]. Полипептиды взаимодействуют с пигментами и друг с другом, с образованием нативной структуры комплекса (рис. 16) [Mads et al 2009].
Цепочки а и ß полипептидов (длиной 53 и 41 аминокислотный остаток, соответственно) пронизывают мембрану таким образом, что их N-концы находятся в цитоплазматическом пространстве, а С-концы в периплазме [Zuber 1985, 1986; Papiz et al 2003; Bahatyrova et al 2004]. Именно а и ß полипептиды формируют «каркас», в котором располагаются пигменты. На одну a/ß -апопротеиновую пару приходится три молекулы Бхл и одна молекула каротиноида.
Бхл в LH2 комплексе организован в виде двух колец. Кольцо Бхл850 состоит из 18 молекул Бхл, по две молекулы на каждую a/ß - апопротеиновую пару. Данное кольцо перпендикулярно плоскости мембраны и имеет полосу поглощения при 850 нм (рис. 17). Кольцо Бхл800 состоит из девяти молекул Бхл, одна на каждую a/ß - апопротеиновую пару. Это кольцо параллельно плоскости мембраны и имеет полосу поглощения при 800 нм. [Freer et al 1996; Kramer and Amesz 1996; Gal and Robert 1999].
Взаимодействие между Бхл850 и полипептидами осуществляется за счет взаимодействия между атомом Mg2+ и остатком гистидина в спирали полипептида (аГис31 и Mg2+ из аВ850 и ßHic30 и Mg2+ из ßBxn850) [Prince, 1997]. Расстояние между кольцами Бхл850 одной a/ß апопротеиновой пары составляет 3,54 Ä, и соседней 3,63 Ä [Freer et al., 1996]. Водородные связи формируются между СЗ ацетильной группой Бхл и аТгр45 для аВ850 и аТуг44 для рБхл850. Фитольные цепи Бхл850 и полипептиды формируют гидрофобные связи. Фитольная цепь Бхл а850 взаимодействует с а полипептидом и формирует контакт с Бхл800. Фитольная цепь Бхл ß850, формирует множество контактов с ß полипептидом и, изгибаясь, взаимодействует с кольцом другой молекулы Бхл 850 [Papiz et al 2003].