ТОНКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО СОСТОЯНИЯ НЕГЕМОВОГО ЖЕЛЕЗА ПРИ ГИДРАТАЦИИ И РАЗМОРАЖИВАНИИ РЕАКЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ (РЦ) RHODOBACTER SPHAEROIDES . ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОМ МЕССБАУЭРОВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Крупянский Ю. Ф., Нокс П. П., Есин С. В., Ещенко Г. В., Захарова Н. И., Сейфуллина Н. Х.
Институт химической физики им.Н.Н.Семенова РАН, 117977 Москва; *Кафедра биофизики биологического факультета МГУ, Москва
Изучение структурно-динамических свойств железа на участке хинонных акцепторов белка реакционных центров (РЦ) важно для детального понимания электронно-транспортной активности. В работе высокоочищенные белково-пигментные комплексы РЦ были получены из фотосинтетических мембран бактерий Rhodobacter sphaeroides с помощью детергента лаурилдиметиламиноксида. Спектр исходного (свежеприготовленного, влажного) образца РЦ Rhodobacter sphaeroides, снятый при комнатной температуре из-за малости эффекта имеет достаточно большую ошибку измерения. Спектр можно представить в виде суперпозиции двух дублетов, один из которых характерен для высокоспинового двухвалентного железа (Fe2+hs), второй для низкоспинового двухвалентного железа (Fe2+ls) или высокоспинового трехвалентного железа. Интенсивность второго дублета несколько превышает интенсивность первого. Для повышения точности измерения (увеличения вероятности эффекта Мессбауэра) использовали два образца РЦ. Первый образец дегидратировали до степени гидратации h<0,03 г H2O/г белка, а второй образец (h"1) замораживали до Т=200 К. Спектр первого (дегидратированного) образца представляет суперпозицию, как минимум, трех дублетов, два из которых обладают заметной интенсивностью, интенсивность третьего дублета мала. Первый дублет характерен для (Fe2+hs). Второй интенсивный дублет близок по параметрам к (Fe2+ls) или высокоспиновому трехвалентному железу. В дальнейшем первый образец увлажняли до h"1 и дегидратировали до h < 0.03 несколько раз. Основное изменение в ходе процессов увлажнения - высушивания претерпевает параметр a, равный отношению интенсивностей дублета 2 к дублету 1 (a=А2/А1). В исходном дегидратированном образце a=1,4±0,1, после его увлажнения величина a возрастает до значения a=6,6±0,3, сохраняя это значение при последующей дегидратиратации образца. Спектр второго, охлажденного до Т = 200 К образца также представляет суперпозицию, как минимум, трех дублетов, значение a=1,4 ± 0,2, при дальнейшем размораживании и частичной дегидратации образца значение a возрастает до a " 10 ± 2. Совпадение значений a у начально дегидратированного и начально замороженного образцов говорит о том, что данное значение a характерно для нативного (исходного) образца РЦ. Циклы гидратации-дегидратации и замораживания-размораживания показывают наличие заметного гистерезиса в значениях параметра a. Поскольку убедительных доводов в пользу изменения валентности железа в процессе гидратации или размораживания нет, можно считать, что высокоспиновое двухвалентное железо (Fe2+hs) при гидратации и размораживании необратимо переходит в низкоспиновое двухвалентное железо (Fe2+ls), в результате электроннно-конформационных взаимодействий. Гидратация (размораживание) белка может привести к небольшому изменению структуры (конформации) белка РЦ, в том числе и в окрестности железа, и перевести его из (Fe2+hs) в (Fe2+ls). Изменение электронного состояния железа при гидратации и размораживании РЦ необходимо, очевидно, учитывать в моделях электронного транспорта. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант 98-04-48874.