BioScience Blog – Научный Биологический блог

Фотосинтез является уникальным процессом, в ходе которого происходит превращение и запасание энергии света в энергию химических связей органических соединений. Первичное преобразование световой энергии в энергию состояний с разделенными зарядами протекает в фотосинтетическом реакционном центре, представляющем собой трансмембранный пигмент-белковый комплекс. Направление и эффективность данного процесса в значительной степени определяется взаимодействием кофакторов переноса электрона друг с другом и аминокислотным окружением. Объединение молекулярно-биологических и биофизических методов позволило получить новую информацию о роли отдельных кофакторов и аминокислот в первичном разделении зарядов в РЦ. Гистидины L153 и Ml 82 являются лигандами атомов Mg бактериохлорофиллов Вд и Вв, соответственно. С помощью сайт-направленного мутагенеза нами были получены мутантные реакционные центры Rhodobactersphaeroidesс замещениями гистидина L153 на тирозин (одиночная мутация) и дополнительно гистидина Ml 82 на лейцин (двойная мутация). В связи с нестабильностью РЦ, их изучение велось в хроматофорах, выделенных из бактериального штамма с делетированными генами белков антенных комплексов. При замене гистидина L153 на тирозин наблюдались значительные спектральные и фотохимические изменения свойств РЦ, свидетельствующие об отсутствии молекулы первичного акцептора электрона В д. Замена гистидина Ml 82 на лейцин привела к потере атома Mg бактериохлорофиллом Вв и превращению его в бактериофеофитин
Фв. Мутантные РЦ имели фотохимическую активность в составе фотосинтетической мембраны. Показано, что в РЦ H(L153)Y фотохимическое разделение зарядов происходит с квантовым выходом порядка 7% от квантового выхода в РЦ дикого типа и за время более 3 не. В РЦ H(L153)Y+H(M182)L электрон от первичного донора передается на молекулу Фв неактивной цепи кофакторов и образуется состояние с разделенными зарядами Р+Фв”, которое за времена порядка 180 пс рекомбинирует в основное состояние. Кроме того, в кинетику изменений поглощения РЦ мутанта существенный вклад вносит быстрый суб-пикосекундный компонент со временем жизни <0.2 пс, который, вероятно, обусловлен процессами релаксации Р838*, связанными с

конформационными изменениями первичного донора электрона.