Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Состав и организация фотосинтетических реакционных центров пурпурных бактерий
Рассмотрим организацию ФРЦ пурпурных бактерий [см. обзор: Барский и др., 1976; Лоч, Хейлс, 1979; Рубин, 1980; Шувалов, Красновский, 1981; Самуилов, 1982; Коркин, Ионов, 1981, 1982а, б; Clayton, 1973; Parson, Cogdell, 1975; Clayton, Sistrom, 1978; Rubin, 1978; Blankenship, Parson, 1979b; Clayton, 1980].
В первичном акте разделения зарядов участвуют не все молекулы бактериохлорофилла, а только те из них, которые входят в состав ФРЦ. Основная же масса бактериохлорофилла и вспомогательных пигментов собирает и передает энергию на реакционный центр. С помощью детергентов из различных видов пурпурных бактерий были получены препараты ФРЦ, свободные от пигментов светособирающей антенны [см. обзор: Feher, Okamura,
1977, 1978; Parson, Cogdell, 1975]. Наиболее полно охарактеризован состав ФРЦ бескаротиноидного мутанта Rhodopseudomo-nas sphaeroides R-26 [Feher, Okamura, 1977, 1978]: 1) три белковые субъединицы—28, 24, 21 кД (соответственно Д М, L-субъединицы); 2) четыре бактериохлорофилла а (димер бактериохлорофилла а (Бхл)г с максимумом в спектре поглощения при 865 нм (Р870), и две молекулы с максимумом при 800 нм (Р800));
3) два бактериофеофитина а с максимумом поглощения при 760 и 535 нм; 4) два убихинона [Okamura et al., 1975]; 5) один атом железа.
ФРЦ других фотосинтезирующих бактерий имеют сходный состав [Steiner et al., 1974; Feher, Okamura, 1978], за исключени-
ем того, что у диких штаммов в реакционном центре содержится специфический каротиноид [Jolchine, Reiss-Husson, 1975]. У Chromatium vinosum вместо убихинона обнаружен менахинон [Feher, Okamura, 1978]. Для осуществления первичных фотохимических реакций (фотоокисление Р870 постоянным светом) достаточно лишь L- и М-субъединиц [Feher, Okamura, 1978]. Отметим, что распределение указанных выше компонентов по субъединицам еще не установлено. Тем не менее, с помощью метода фотоаффинного связывания радиоактивного аналога хинона (2-азидоантрахинона) показано, что после экстракции первичного хинона метка связывается в основном с М субъединицей [Marinetti et al., 1979]. Поэтому был сделан вывод, что первичный хинон расположен либо в М субъединице, либо в непосредственной близости от нее. Кроме того, путем удаления и реконструкции Н субъединицы [Debus et al., 1981] показано, что Н субъединица необходима для переноса электрона на вторичный хинон.
Много усилий было направлено на выяснение расположения ФРЦ в мембране и организации пигментов в нем. Некоторые данные такого рода собраны нами в табл. 4. Они позволяют заключить, что Д М и L субъединицы пересекают всю толщу мембраны. Причем М и L субъединицы более экспонированы с внутренней стороны мембраны хроматофоров. М субъединица, по-видимому, несколько более «выступает» с внешней стороны хроматофоров, нежели L субъединица.
Согласно данным по дифракции нейтронов [Pachence et al.,
1981], ФРЦ, встроенный в бислойную мембрану, пронизывает всю ее толщу, и его масса асимметрично распределена вдоль нормали к плоскости мембраны.
Для определения взаимного расположения субъединиц ФРЦ использовали различные бифункциональные реагенты [Rosen et al., 1979; Wiemken et al., 1981]. При обработке бифункциональными агентами ФРЦ и цитохрома с лошади преимущественно связывались друг с другом L- и //-субъединицы, а также цитохром с с L-и М-субъединицами [Rosen et al., 1979]. В одной из работ Wiemken et al., 1981] глутаровый альдегид сшивал все три субъединицы реакционного центра; гидрофобный агент дитио-бмс-сукцинимидил-пропанат в больших концентрациях сшивал L- и М-субъединицы со светособирающим пигмент-белковым комплексом. При малых его концентрациях //-субъединицы связывались либо друг с другом, либо с другими мембранными белками, но не с L- или М-субъеди-ницами [Wiemken et al., 1981]. Схема организации ФРЦ пурпурных бактерий, основанная на этих данных, представлена на рис. 7.
Расстояния между различными компонентами ФРЦ пурпурных бактерий оценивали с помощью методов ЭПР, кругового дихроизма и др.
Глубину погружения первичного хинона (Qi) в белок реакционного центра оценивали по действию парамагнитных ионов (Gd3+) на сигнал ЭПР (g=l,82) [Case, Leigh, 1974] и по эф-
Таблица 4. Определение расположения в мембране субъединиц фотосинтстичсско-го реакционного центра несерных пурпурных бактерий по их доступности для протеаз, антител и меток *
Метод Объект Препарат Субъединицы Литературный
HML источник
Обработка Rps. sphaeroides Хроматофоры Hall et al., 1978
протеазами
трипсин
То же Сферопласты ++ --- Bachman et al., 1981
а-химотрипсин » Хроматофоры ++ --- To же
