BioScience Blog – Научный Биологический блог

Фотосинтетические реакционные центры (РЦ) – это мембраносвязанные пигмент-белковые комплексы, в которых осуществляются первичные процессы преобразования световой энергии. РЦ пурпурной бактерии Rba. sphaeroidesсостоит из 10 кофакторов переноса электрона и трех белковых субъединиц (L, М, Н). Кофакторы представлены димером бактериохлорофилла (БХл), который является первичным донором электрона (Р), двумя молекулами мономерных БХл (В), двумя молекулами бактериофеофитина (БФео), двумя хинонами, молекулой каротиноида и атомом негемового железа. Отличительной особенностью РЦ является наличие двусторонней оси симметрии, относительно которой расположены активная (А) и неактивная (В) ветви переноса электронов. Белковые субъединицы не только представляют собой остов, поддерживающий компоненты РЦ в определенной ориентации, но и принимают непосредственное участие в процессе переноса электрона. Именно поэтому необходимо изучение роли пигмент – белковых взаимодействий в процессе электронного транспорта РЦ.

Целью работы было исследование влияния аминокислотных замещений вблизи молекул БХл первичного донора электрона (Ра) и мономерного БХл неактивной ветви (Вв) на свойства РЦ Rba. sphaeroides.

Методом сайт-направленного мутагенеза были получены РЦ Rba. sphaeroidesс замещениями I(L177)H, I(L177)H+H(L173)L, I(L177)H+H(M182)L. Бьшо отмечено, что в модифицированных РЦ наиболее выраженные изменения спектральных и фотохимических свойств произошли в области поглощения молекул БХл.

Впервые получены РЦ, где в результате единичной замены I(L177)H образуется ковалентная связь между L-белковой субъединицей РЦ и молекулой БХл. Интересным представляется тот факт, что образование ковалентной связи между белковой субъединицей и БХл не оказало влияния на квантовый выход разделения зарядов. Результатом замены I(L177)H стало также образование шестой координационной связи к атому магния молекулы БХл Вв. Известно, что His-L173 является лигандом к атому магния молекулы БХл Рд. При замене его на гидрофобный Leu молекула БХл утрачивает центральный атом магния и превращается в БФео. Нами показано, что в РЦ двойного мутанта H(L173)L+I(L177)H при замене гистидина L173 на лейцин образования БФео в позиции Рд не происходит, и первичный донор электрона остается гомодимером БХл. Это дает возможность предположить, что в РЦ H(L173)L+I(L177)H лигандом к атому магния является His L177.

В РЦ H(M182)L+I(L177)H удаление лиганда молекулы БХл Вв не приводит к образованию БФео. Спектральные изменения указывают на то, что молекула БХл Вв образует пятую координационную связь с лигандом (возможно молекулой воды) с бета стороны молекулы пигмента. В РЦ H(M182)L+I(L177)H отмечается первый случай бета – лигандирования БХл Вв в фотосинтетическом реакционном центре.