На эту работу можно ссылаться, ее адрес в интернете: www.biophys.ru/archive/pushino2011/abstr-p27.htm
«Неизвестная» роль молекулы воды в реакционном центре пурпурных бактерий.
Пищальников Р.Ю., Першин С.М.
Научный центр волновых исследований ИОФ РАН, г.Москва
Целью настоящего сообщения является краткий обзор работ о роли молекулы воды в реакционном центре пурпурных бактерий, начиная с публикации А.Ю.Борисова и М.В.Фока [1,2] в 1981г., которые впервые, насколько нам известно, обосновали ее необходимость до современных результатов рентгено-структурного анализа, доказавших наличие Н2О, ее позицию в бактерии и справедливость научного предвидения. Роль молекулы воды в реакционном центре пурпурных бактерий и, по-видимому, в других светособирающих антеннах остается пока до конца не ясной. Однако прогресс [7,9] в развитии теории спектров реакционных центров с высоким временным разрешением позволяет включить молекулу Н2О в рассмотрение и, возможно, выявить ее влияние на процессы переноса заряда электрона.
В 1988 году на основе анализа экспериментальных данных, полученных методом резонансной рамановской спектроскории, Б. Робер и М. Луц [3] сделали предположение о наличии молекулы воды в структуре реакционного центра между молекулами хлорофилла (Chl) Ba, His M202 (аксиальным лигандом BChl Pa) и Gly M203. В середине девяностых годов появление рентгено-структурных данных с высоким разрешением подтвердило не только гипотезу существовании двух молекул воды, но и их позицию в реакционном центре. К этому времени относиться и цикл работ, описывающих наблюдение субпикосекундных осцилляций в спектрах накачки и зондирования на препаратах реакционного центра Rodobacter sphaeroides [4,5]. Осцилляции наблюдались в регионе между 920 нм и 1100 нм, в котором наблюдается динамика состояний с разделенными зарядами в реакционном центре. О природе колебаний существует ряд предположений. Одна из гипотез связана со свободным вращением молекулы воды, описывается в работах, выполненных под руководством В.А.Шувалова [6,11,12]. Авторы связывают существование колебаний на частоте 1020 нм со свободным вращением молекулы воды, энергия которого соответствует 32 см-1, что соответствует нашим результатам о вращении молекул Н2О в воде [А.Бункин, С.Першин, Ещё раз о наблюдении вращательных спектров молекул в конденсированных средах, УФН, 179(12), 1-2, (2009)] в качестве доказательств приводится не только моделирование кинетических кривых, но и экспериментальные данные с отсутствием колебаний, полученные на мутантах реакционного центра, в котором из-за замещения Gly M203 для молекулы воды нет места.
Таким образом, несмотря на обоснованное доказательство наличия Н2О в реакционном центре и ряд гипотез о ее назначении, роль и механизм работы этих двух молекул воды в гидрофобном окружении остаются пока неизвестными, но, несомненно, значимыми.
|
|
|
Рис.1. Трехмерная структура специальной пары Pa , Pb и Ba из 1PRC [6] |
|
|
|
Рис. 2. Позиция молекулы water-a между Pb и Ba. [8] |
Работа выполнена при частичной поддержке грантов РФФИ 09-02-01173, 08-02-00008, 10-02-90301-Вьет_а.
ЛИТЕРАТУРА
1
M. V. Fok and A. Y. Borisov.
The Role of Water in the Stabilization of Separated Charges
in the Primary Event of Photosynthesis. Molecular Biology 15
(3):446-451, 1981.
2
M. V. Fok and A. Y. Borisov.
Water and Energy-Conversion in Photosynthesis. Studia Biophysica 84
(2):115-124, 1981.
3 B.
Robert and M. Lutz. Proteic Events Following Charge Separation in the
4 M.
H. Vos, J. C. Lambry, S. J.
Robles, D. C. Youvan, J. Breton, and J. L. Martin.
Direct Observation of Vibrational Coherence in
Bacterial Reaction Centers Using Femtosecond
Absorption-Spectroscopy. Proceedings of the
5
M. H. Vos, F. Rappaport,
J. C. Lambry, J. Breton, and J. L. Martin.
Visualization of Coherent Nuclear Motion in A
Membrane-Protein by Femtosecond Spectroscopy. Nature
363 (6427):320-325, 1993.
6
A. G. Yakovlev and V. A. Shuvalov.
Electron transfer in deuterated
reaction centers of Rhodobacter sphaeroides
at 90 K according to femtosecond spectroscopy data.
Biochemistry-Moscow 68 (6):603-610, 2003.
7
R. Pishchalnikov, M. Mueller, and A. Holzwarth. Theoretical
modelling of the optical properties and the exciton dynamics of the isolated PSII reaction centre.
Photosynthesis Research 91 (2-3):S210, 2007.
8
N. Ivashin and S. Larsson.
Trapped water molecule in the charge separation of a
bacterial reaction center. Journal of Physical Chemistry B 112
(38):12124-12133, 2008.
9 V.
I. Novoderezhkin and R. van Grondelle.
Physical origins and models of energy transfer in photosynthetic
light-harvesting. Physical Chemistry Chemical Physics 12 (27):7352-7365,
2010.
10 N. I. Shutilova and D.
11 A. G. Yakovlev, L. G. Vasilieva, T. I. Khmelnitskaya, V. A. Shkuropatova,
A. Y. Shkuropatov, and V. A. Shuvalov.
Primary Electron Transfer in Reaction Centers of YM210L and YM210L/HL168L
Mutants of Rhodobacter sphaeroides.
Biochemistry-Moscow 75 (7):832-840, 2010.
12 A.
G. Yakovlev, T. A. Shkuropatova,
V. A. Shkuropatova, and V. A. Shuvalov.
Femtosecond stage of electron transfer in reaction
centers of the triple mutant SL178K/GM203D/LM214H of Rhodobacter
sphaeroides. Biochemistry-Moscow 75
(4):412-422, 2010.
13 C. R. Larson, C. O. Seng, L. Lauman, H. J. Matthies, J. Z. Wen, R. E. Blankenship, and J. P. Allen. The three-dimensional structure of the FMO protein from Pelodictyon phaeum and the implications for energy transfer. Photosynthesis Research 107 (2):139-150, 2011.
© Труды научного симпозиума «Молекулярная
структура воды и ее роль в механизмах биоэлектромагнитных
явлений» (5-8 июля
При цитировании или перепечатывании
ссылка обязательна.