Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Недавно в трех различных лабораториях из бактерий Rhodo-pseudomonas sphaeroides был выделен цитохромный комплекс b—с 1, обладающий убихинол-цитохром-С2-оксидоредуктазной активностью [Takamiya et al., 1982; Gabellini et al., 1982; Yu, Yu,
1982] (табл. 5).
В каждом из выделенных препаратов были обнаружены цитохромы с\ и Ъ, негемовое железо (FeSR) и убихинон (табл. 6). Редокс-титрование препаратов b—сгкомплексов свидетельствует о наличии двух цитохромов b с близкими спектральными свойствами. Интересно, что для выделенного комплекса было показано восстановление цитохромов Ъ, индуцированное в присутствии антимицина А феррицианидом (эффект «сверхвосстановления») [Gabellini et al., 1982].
Если до самого последнего времени при анализе кинетики переноса электронов приходилось пользоваться гипотетическими схемами с неизвестной стехиометрией компонентов, то выделение цитохромных комплексов из пурпурных бактерий приводит к качественно новому уровню понимания процессов преобразования энергии при циклическом транспорте электронов.
Таблица 5. Субъединячный состав цитохромного b—с-комплекса
Организм Молекулярный вес, кД Литературный источник
Rps. sphaeroides 47 42 38 32 30 24 16 -- Takamiya et al., 1982
Тоже 48---30 24--- 12 --- Yu, Yu, 1982
» -- 40 33 --- 25--- Gabellini et al., 1982
Бык 4945 ---34 29 24--- 12,7, 11 Marres, Slater, 1977
» 50 46 ---32 29 25 14 12,5,9 Bell, Capaldi, 1976
Дрожжи 50 48 40 --- 30 25 13,5 12,5 12,5 Bill et al., 1982
Таблица 6. Характеристика различных препаратов несерных пурпурных бактерий
Цитохром Ci Цитохром Ъ Негемовое Убихинон Литературный источник
железо
8,3 8,3 15 5 Yu, Yu, 1982
5 (285 мВ) 10(50,-60 мВ) 2---3 Gabellini et al., 1982
1,54 (245 мВ) 3,42 (60, -75 мВ) 6,37 7,07 Takamiya et al., 1982
Цифрами указано количество в нМ/мг белка.
-tea
ps?o^
'&Sp
'1W
Рис. 9. Схема циклического транспорта электронов у несерных пурпурных бактерий, представленная в виде сопряжения ФРЦ и комплекса Ъ—ch аналогичного комплексу III дыхательной цепи митохондрий
Связь этих комплексов осуществляется либо непосредственно, либо через подвижные переносчики электронов — убихинон (С>ПУл) и цитохром с2
Редокс-реакции компонентов циклического транспорта электронов наиболее изучены у пурпурных бактерий Rp. sphaeroides (рис.9).
Фотоокисленный димер бактериохлорофилла ФРЦ восстанавливается цитохромом С2, имеющим редокс-потенциал 360± ±15 мВ при pH 7 и максимум поглощения при 550,5±0,5 нм [Pettigrew et al., 1978; Wood, 1980; Meinhardt, Crofts, 1982]. Окисленный цитохром C2 восстанавливается другим цитохромом типа с с редокс-потенциалом около 290 мВ при pH 7 и максимумом поглощения при 552,0±0,5 нм [Wood, 1980; Meinhardt, Crofts,
1982]. Этот цитохром иногда обозначают как съ [Bowyer, Crofts,
1981]. Цитохром съ соответствует, по-видимому, компоненту со среднеточечным потенциалом -295 мВ. наблюдавшемуся ранее при редокс-титровании индуцированных вспышкой света изменений поглощения при 551 нм [Dutton et al., 1975; Prince, Dutton,
1977]. Вероятно, что цитохром С2, подобно цитохрому с в ЦЭТ митохондрий, функционирует в качестве подвижного переносчика электронов между съ (аналогичного митохондриальному цитохрому ci) и реакционным центром. Донором электронов для цитохромов с является железосерный центр Риске [Bowyer et al.,
1980], ЕСр 7 которого равен 280 мВ [Prince, Dutton, 1976; Bowyer et al., 1980]. Восстановление цитохромов железо-серным центром
Риске происходит быстрее, чем за 1 мс, однако вследствие близости редокс-потенциалов, железосерный центр не полностью окисляется после единичной вспышки света [Bowyer et al., 1980]. Перенос электронов от железосерного центра к цитохрому С2 ингибируется аналогом убихинона — 5-н-ундецил-6-гидрокси-4,7-диоксобензо-тиазолом (УГДБТ), но не чувствителен к антимицину [Bowyer et al., 1979; Bowyer et al., 1980]. Вместе с тем восстановление фотоокис-ленного цитохрома С2 замедляется на два порядка в присутствии как УГДБТ [Bowyer et al., 1980], так и антимицина [Dutton, Prince,
1978]. Предполагается, что наиболее важную роль в этой медленной реакции восстановления играет компонент Qz, по-видимому, хинонной природы [Prince, Dutton, 1977]. Его окислительновосстановительные свойства определены косвенными методами, в основном исходя из зависимости скорости восстановления фотоокисленного цитохрома С2 от редокс-потенциала среды при различных pH [Prince, Dutton, 1977]. Считается, что Qz является двухэлектронным переносчиком, Еср7 которого составляет около 150 мВ [Prince, Dutton, 1977]. Редокс-состояние Qz определяет скорость циклического переноса электронов после активации ФРЦ вспышкой света. Если Qz окислен перед вспышкой света, то восстановление фотоокисленного цитохрома С2 происходит в течение сотен миллисекунд. Если же Qz восстановлен, то восстановление фотоокисленного цитохрома С2 происходит в течение нескольких миллисекунд [Prince, Dutton, 1977].
