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.