Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Редуктаза
| -f* Восстановленный тиоредоксин
-s
^Неактивный )
Б
-SH
-SH
Тиоредоксин
(Активный)
--- SH
ф + G-SS-G - Ф
---SH
(активный)
В
Н20!
2 Н20 Г
Аскорбиновая кислота
Дегидро аскорбиновая кислота
— S
(Неактивный)
~G-SS-G-^ ^ NADPH г.
NADP
Рис. 9.2,. Активация тиоредоксином и инактивация окисленным глгататионом (QSSQ). А. Транспорт электронов от воды к тиоредоксину. Б. Восстановление дисульфидных связей тиоредоксином. В. Повторное окисление сульфптд-рильных групп окисленным глутатионом. Г. Окисление и восстановление глутатиона под действием Н202 и NADPH2. Ф —фермент.
/'"-'V—SH
I МСЭ )
—SH
+
hv^
HS —
s -s -
мсэ
^2Н
SH hs-s — s-
HS-
<Sr_
SH
SH
s-
1-
hs-
Б (Активный)
Рис. 9.3. Активация медиаторами светового эффекта (МСЭ), которая сопровождается превращениями сульфгидрильных и дисульфидиых групп (Anderson et. al., 1978). Ф — фермент.
ется нередко состояние (восстановленное или окисленное) сульфгидрильных групп фермента; in vitro эти группы нетрудно восстановить, если добавить дитиотрейтол. Буханан и соавторы предположили, что в создании светом восстанавливающих условий, необходимых для активации ФБФ-азы in vivo, играют роль два белка — тиоредоксин и его редуктаза. На свету ферредок-син восстанавливается обычным образом, после чего электроны передаются от него через редуктазу к тиоредоксину (рис. 9.2,А). В свою очередь восстановленный тиоредоксин активирует ФБФ-азу, СБФ-азу, а также, по-видимому, Ру5Ф-киназу и триозофос-фатдегидрогеназу (рис. 9.2,Б). Кроме того, было высказано предположение, что окисленный глутатион способен инактивировать эти ферменты путем их окисления (рис. 9.2,В).
Впоследствии Буханан и соавторы установили, что в актива-ции участвуют два тиоредоксина, больший из которых активирует фруктозобисфосфатазу, рибулозокиназу и триозофосфатде-гидрогеназу, а меньший — только ЫАОР+-специфическую малат-дегидрогеназу (декарбоксилирующую). Оба тиоредоксина восстанавливаются либо ферредоксин/ферредоксин-тиоредоксиире-дуктазой, либо дитиотрейтолом.
Луиза Андерсом и сотр. из Чикаго обнаружили два медиатора светового эффекта (МСЭ), прочно связанных с тилакоидны-ми мембранами. Оба медиатора служат акцепторами электронов на восстанавливающем участке ФС1 (рис. 9.3,Л): один перед ферредоксином, а другой после него. По-видимому, как и тиоредоксииы, эти медиаторы активируют ферменты ВПФ-цикла (или инактивируют глюкозофосфатдегидрогеназу) путем восстановления дисульфидных связей; тем самым они модифицируют потенциально активные центры этих ферментов. Впрочем, данные Андерсон наводят на мысль о том, что механизм процесса представляет собой не прямое восстановление, а тиодисульфид-ный обмен (рис. 9.3,?). Хотя медиаторы светового эффекта несколько напоминают тиоредоксиновую систему, они в то же время отличаются от нее тем, что связаны с тилакоидами, а не находятся в свободном виде в растворе. Не исключено, что между тиоредоксиновой системой и МСЭ существует некая взаимосвязь, но в чем именно она заключается, мы пока еще не можем сказать.
б) Активация ионами магния
Ионы магния активируют РуБФ-карбоксилазу (разд. 6.11). В течение многих, лет принято было считать, что этот фермент не способен играть ту роль, которую сначала ему отводили in vivo, так как его каталитическая активность представлялась незначительной. Столь низкую активность объясняли в основном слишком малым сродством этого фермента кС02. [Согласно сделанным при расчетах допущениям, для достижения половины максимальной скорости этому ферменту может понадобиться 8% С02 в газовой фазе, в то время как концентрация СО2 в строме хлоропластов С3-растений не превышает 0,01%.] Как оказалось, большинство измерений проводили с ферментом, находившимся в более или менее инактивированном состоянии. Лоример и соавторы установили, что РуБФ-карбоксилаза образует комплекс с СО2, который затем быстро активируется ионами магния при щелочных значениях pH. В этом случае сродство фермента к СОг составляет ~10 мкМ СОг, что соответствует (при pH 8,0 и температуре 20°С) примерно 0,03% С02. Вполне возможно, что при изменении концентрации ионов магния и
Рис. 9.4. Активация РуБФ-зависимого выделения кислорода ионами магния в реконструированной системе хлоропластов. Нижняя кривая, концентрация ионов магния достаточна для того, чтобы обеспечить транспорт электронов к NADP+ (первое выделение кислорода — слева от плато) или к триозофосфатам, которые нуждаются в образовании АТР (второе выделение кислорода— справа от плато, после добавления ФГК). Верхняя кривая-. РуБФ присутствует с самого начала, но выделение кислорода замедляется после первоначального восстановления NADP-1' в течение первой минуты. Последующее добавление ионов магния приводит к тому, что РуБФ превращается в ФГК и опять начинает быстро выделяться кислород [29aJ.
