|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Перенос зарядов в ядерных комплексах фотосистемы 2 в присутствии трегалозыНИР
- Руководитель НИР: Мамедов М.Д.
- Участники НИР: Заспа А.А., Милановский Г.Е., Петрова И.О.
- Подразделение: Отдел биоэнергетики
- Срок исполнения: 1 января 2014 г. - 24 декабря 2016 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 14-04-00519_а
- Номер ЦИТИС: 01201455091
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Структура и функция биологических мембран. Биоэнергетика. Фотосинтез.
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Ключевые слова:
кислород-выделяющий комплекс, протеолипосомы, фотосинтез, электрометрия, трегалоза, электрогенные реакции
-
Описание:
Биосинтез осмолитов, участвующих в стабилизации биологических макромолекул, – древнейшая эволюционная находка природы. В присутствии этих не больших молекул фотосинтетические организмы способны более эффективно противостоять разным стрессовым воздействиям. В последние годы большое внимание уделяется трегалозе, которая естественным образом вырабатывается некоторыми видами эубактерий, архей, грибов, беспозвоночных и низших растений. Особые физико-химические характеристики трегалозы, такие как относительная инертность гликозидной связи, существование как в кристаллическом, так и в аморфном состояниях, термостабильность (температура плавления 203°), высокая температура стеклования, высокая стабильность в широком диапазоне рН (3,5–10), высокая гидрофильность, выделяют ее из ряда других осмолитов, таких как сахароза или глицерин.
-
Основные результаты:
Впервые показано, что трегалоза значительно стимулирует стационарную скорость выделения кислорода в комплексах фотосистема 2 (ФС 2) высших растений. Предположено, что в присутствии трегалозы в результате изменения гидратации комплекс ФС 2 переходит в конформацию, более оптимальную для эффективного функционирования. Целью второго этапа проекта являлось детальное изучение влияние уникального по своим физико-химическим характеристикам дисахарида трегалозы на изолированные ядерные комплексы ФС2 с помощью прямого электрометрического метода. Регистрация генерации трансмембранной разности электрических потенциалов (ΔΨ) с помощью электрометрического метода при единичном обороте ФС2 с временным разрешением около 200 нс позволяет исследовать молекулярные механизмы отдельных реакций переноса зарядов. Светоиндуцированное увеличение относительной амплитуды ΔΨ, обусловленной переносом электрона от редокс-активного тирозина YZ к первичному хинонному акцептору QA в присутствии трегалозы, вероятно, свидетельствует об увеличении фракции комплексов ФС2, способных восстанавливать радикал тирозина (YZ•) путем переноса электрона от марганца КОВ. Также показано, что трегалоза значительно ускоряет кинетики электрогенных процессов в адаптированных к темноте образцах в ответ на вторую и третью лазерные вспышки света и обусловленные переносом протонов при S2→S3, и S4→S0 переходах КОВ ФС 2, соответственно. Следует отметить, что в этих условиях в ответ на первую вспышку света скорость переноса электрона от марганца к тирозину YZ• (S1S2 переход КОВ) практически не изменяется. Полученные данные по электрометрии на протеолипосомах дают основание предположить, что в присутствии трегалозы комплекс ФС2 переходит в конформацию, более оптимальную для эффективного функционирования комплекса окисления воды.
- Добавил в систему: Мамедов Махир Джафар оглы
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 10 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Перенос зарядов в ядерных комплексах фотосистемы 2 в присутствии трегалозы |
| Результаты этапа: Показано, что трегалоза значительно стимулирует стационарную скорость выделения кислорода. При изучении кинетики спада флуоресценции в ответ на единичные вспышки света нами было продемонстрировано, что трегалоза не влияет на кинетику окисления первичного хинонного акцептора QA–, но увеличивает относительную долю реакционных центров ФС2, способных окислять QA–. Трегалоза также предотвращает инактивацию при длительном хранении образцов ФС2. Предположено, что в присутствии трегалозы в результате изменения гидратации комплекс ФС2 переходит в конформацию, более оптимальную для эффективного функционирования. | ||
| 2 | 1 января 2015 г.-24 декабря 2015 г. | Перенос зарядов в ядерных комплексах фотосистемы 2 в присутствии трегалозы |
| Результаты этапа: За отчетный период получены следующие основные результаты: 1) Увеличение амплитуды быстрой, неразрешимой во времени, электрогенной фазы и замедление кинетики спада фотоэлектрического ответа в адаптированных к темноте образцах в присутствии трегалозы наглядно свидетельствует об увеличении фракции комплексов ФС2, способных переносить электроны от марганца КОВ к радикалу тирозина (YZ•) и о предотвращении рекомбинации электрона от QA– к фотоокисленному Р680+, соответственно. 2) Ускорение кинетики электрогенных реакции переноса протонов в ответ на вторую и третью вспышки света обусловленные, вероятно, S2S3 и S4S0 переходами КОВ соответственно. При этом скорость переноса электрона от марганца к тирозину YZ• (S1S2) в ответ на первую вспышку света практически не меняется. Одинаковые амплитуды фотоответов приписываемых к S2S3 и S4S0 переходам в отсутствие и в присутствии трегалозы свидетельствует о том, что протоны, вероятно, пересекают приблизительно одинаковые диэлектрически взвещанные расстояния от марганцевого кластера в сторону водной фазы. Полученные данные позволяют предположить, что комплекс окисления воды ФС2 в присутствии трегалозы обладает конформацией для эффективного функционирования. 3) Изучение влияния трегалозы на реакцию электрогенного протонирования дважды восстановленной формы вторичного хинонного акцептора (QB2-) в адаптированных к темноте образцах ФС2, встроенных в липосомальную мембрану продемонстрировало замедление кинетики этой реакции. Таким образом, впервые с помощью прямого электрометрического метода на протеолипосомах, содержащих ядерные комплексы ФС2, показано сопряжение переноса зарядов на донорном и акцепторном участке ФС 2 и влияние трегалозы на эти процессы. 4) К важным результатам также можно отнести данные, полученные в присутствии трегалозы на мембранных фрагментах ФС2, лишенных кислород-выделяющего комплекса (Yanykin et al. 2015). Продемонстрировано, что скорость фотопоглощения кислорода увеличивается более чем в два раза. Предположено, что увеличение эффективности взаимодействие кислорода с донорными и акцепторными участками в препаратах апо-КВК-ФС2 обусловлено структурными изменениями, приводящими как к снижению доли «закрытых РЦ», так и увеличению скорости переноса электрона в ФС2. | ||
| 3 | 1 января 2016 г.-24 декабря 2016 г. | Перенос зарядов в ядерных комплексах фотосистемы 2 в присутствии трегалозы |
| Результаты этапа: На препаратах ядерных комплексах ФС2 с помощью прямого электрометрического метода показано ускорение электрогенных процессов,обусловленных переносом протонов при функционировании комплексов окисления воды. Показано, что в присутствии этого дисахарида происходит увеличение быстрой генерации трансмембранной разности электрических потенциалов, обусловленной переносом электронов от редокс-активного тирозина YZ к фотоокисленному первичному донору электронов Р680. На стеклянных трегалозных матрицах, содержащих интактные ядерные комплексы ФС2 и комплексы ФС2, лишенные ионов марганца и трех периферических белков показано замедление кинетики спада рекомбинации электронов между первичным акцептором электрона QA и фотоокисленным Р680. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".