Conference publications

Abstracts

XXIV conference

Photosystem II and thylakoid membrane modeling on the tens of seconds time scale

Belyaeva N.E., Bulychev A.A., Riznichenko G.Yu.

Биологический факультет Московского государственного университета, 119992, Москва ГСП-2, Ленинские горы, natalmurav@yandex.ru (495)939-0289

При включении постоянного света световая индукция фотосинтезирующего образца предшествует достижению стационарного состояния. Для тилакоидных мембран (ТМ) образцов (листья, водоросли) после темновой адаптации (10 мин) характерны отсутствие состояний с разделенными зарядами фотосистем 2 и 1 (ФС2 и ФС1), окисленный пул хинонов, низкие электрический потенциал () и разность концентраций протонов люмена / стромы (рНL / рНS). Модель ФС2 [1,2] включила описание реакций переноса электрона от водо-окисляющего комплекса в пул хинонов (PQH2PQ) и аналитические зависимости для индуцируемых светомизменений (t), pHL(t), pHS(t), обеспечив [1-3] количественное описание флуоресценции Хл а. В итоге, модель ФС2 фитировали [1,3] по световой индукции флуоресценции (ИФ) листа гороха in vivo и с ионофорами на стадиях нарастания OJIP (t<1 c) до спада PS (t< 2 c).

Детальный анализ световой индукции на расширенной до 30 с шкале времени провели в работе [4], применив «модель тилакоида» (модель ТМ). Метаболиты модели ТМ включили редокс кофакторы реакционных центров (РЦ) ФС2, ФС1 и цитохромного комплекса b6f, пулы подвижных переносчиков (пластоцианин, ферредоксин (Fd), NADP(H)), протоны люмена / стромы HS+ / HL+, противоионы K+, Cl. Модель ТМ [3,4] фитирована (t< 20 c) по измерениям на листе быстрых и медленных OJIPSMT фаз ИФ и OABCD поглощения A810 хлорофилла Р700 ФС1, что обеспечило расчет динамики световой энергизации ТМ при физиологических диапазонах (t), pHL/S(t) с учетом потоков зарядов в реакциях АТФ-азы, буферных групп, и пассивных утечек H+, K+, Cl.

Модель ТМ [4] включила результаты идентификации блока ФС2 для t<2 c [3] с учетом параметров диссипативных потерь в РЦ ФС2. Моделируя протолитические реакции стромы/люмена в сайтах ФС2 и b6f, анализировали динамику пула хинонов как медиатора линейного и циклического потоков электронов (ЛПЭ и ЦПЭ). Процессы ЛПЭ (H2OQAPQ/PQH2P700FdNADP) обеспечивают координацию ФС2 и ФС1. ЦПЭ имитировали как ветвление оттока от Fd с возвратом электронов на донорную сторону ФС1. Для описания активации NADP редуктазы (ЛПЭ FdNADP) образца темновой адаптации задавали экспоненту с насыщением на интервале t20-50 с, упростив подбор параметров для имитации кинетических сигналов на медленных стадиях световой индукции, когда важно сопоставить влияние процессов энергетического тушения и переходов состояний 1  2 в антенных комплексах.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №14-04-00326-а.

[1] Belyaeva N, Bulychev A, Riznichenko G, Rubin A. // Biophysics 56, 3, 2011, 464–477

[2] Belyaeva N, Schmitt FJ, Paschenko V, Riznichenko G, Rubin A. Photosynth Res 2015. 125:123-140.

[3] Н. Беляева и др., в сборнике Х Конференция БФФХ – 2015, Севастополь, с. 64-69

[4] N Belyaeva, A Bulychev, G Riznichenko, A Rubin. Photosynth Res 2016, 130:491-515

• view as PDF (in Russian) (PDF)