Conference publications

Abstracts

XXIV conference

Molecular Model of PBS and PSII Coupled Rows in Cyanobacteria

Zlenko D.V.

Biophysical chair of Biological faculty of Moscow State University. Lenin hills, 1/24, Moscow, Russia.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МОДЕЛЬ СОПРЯЖЁННЫХ РЯДОВ ФИКОБИЛИСОМ И ФОТОСИСТЕМ В ЦИАНОБАКТЕРИЯХ

Дмитрий Зленко

Каф. Биофизики Биологического ф-та МГУ. Москва, Ленинские Горы, 1/24

dvzlenko@gmail.com

Фикобилисома (ФБС) - водорастворимая светособирающая антенна, встречающаяся в клетках цианобактерий и красных водорослей. Типичная полудисковидная ФБС цианобактерий состоит из сложенного аллофикоцианином (АФЦ) ядра и расходящихся от него шести боковых цилиндров, состоящих из фикоцианина~(ФЦ) и фикоэритрина (ФЭ). Ядро полудисковидной ФБС состоит из трёх цилиндров, каждый из которых состоит из четырёх дисковидных тримеров гетеродимеров АФЦ. Тримеры в составе ядра попарно образуют гексамеры. Боковые цилиндры как правило состоят из трёх гексамеров, причём внешний состоит из ФЭ, а остальные - из ФЦ. Молекулярная структура ФБС неизвестна, в то время как отдельные фикобилипротеины хорошо кристаллизуются [1].

Анализ структуры кристаллов АФЦ позволил обнаружить элементы укладки тримеров АФЦ, соответствующие как латеральным контактам между цилиндрами [2], так и контактам между выпуклыми [2] и вогнутыми [3] поверхностями тримеров АФЦ, соответствующим укладке тримеров в цилиндры ядра. Совмещая эти элементы можно восстановить структуру ядра ФБС, которая хорошо соответствует электронно-микроскопическим наблюдениям [4]. В полученной модели ядра ФБС молекулы АФЦ не пересекаются, а все контакты между ними соответствуют кристаллическим~[2,3]. Итоговая модель является единственной молекулярной моделью ядра ФБС [5].

В тилакоидах тёмноадаптированных клеток цианобактерий фотосистемы 2 (ФС2) выстраиваются в регулярные ряды [6], причем каждая ФС2 связывает одну ФБС [7]. Чрезвычайная плотность упаковки ФБС в рядах ограничивает число вариантов их взаимного расположения, что позволило сконструировать модель ряда ядер ФБС, в которых структура контакта между отдельными ядрами ФБС идентична таковой между гексамерами АФЦ внутри ядра. Поэтому скорости миграции энергии между ФБС в ряду оказываются таким же, как внутри ядра, что обеспечивает эффективное перераспределение энергии между свободными ФС2. Более того, детальный анализ полученной структуры позволил установить положение терминальных эмиттеров в ядре ФБС, а также выявить специальные молекулы хлорофилла комплекса CP47, служащие первичными акцепторами энергии, стекающей на ФС2 с ядра ФБС.

Литература.

Watanabe M., Ikeuchi M. // Photosynth. Res. 116, 265-276, 2013.

Brejc K. et. al. // J. Mol. Biol. 249, 424-440, 1995.

Liu J. et. al. // J. Biol. Chem. 274, 16945-16952, 1999.

Arteni A. et. al. // BBA 1787, 272-279, 2009.

Zlenko D. et. al. // Photosynth. Res. 130, 347-356, 2016.

Olive J. et. al. // FEBS Lett. 208, 203-212, 1986.

Morschel M., Muhlethaler~K. // Planta 158, 451-457, 1983.