ЗАМЕЩЕНИЕ МАРГАНЦА В КИСЛОРОД- ВЫДЕЛЯЮЩЕМ КОМПЛЕКСЕ ФОТОСИСТЕМЫ 2 НА ЖЕЛЕЗО: ИССЛЕДОВАНИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕССБАУЭРОВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ И ЭПР
Семин Б. К., Рубин А. Б., Райнер М., Парак Ф.
Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, кафедра биофизики; Москва; * Физический факультет Технического университета г. Мюнхена, Германия
Мn-связывающий участок
в фотосистеме 2, из которой марганец был экстрагирован (ФС2-.Мn),
связывает катионы Fe(II)
сходным с катионами Мп(П) образом (Semin et
al. FEBS Lett.,1995,
v.375, 223-226).
Молекулярной основой этого эффекта может быть присутствие в полипептидах
D1 и D2 реакционного
центра ФС2 всех консервативных районов, участвующих в связывании
кластеров железа в двухъядерных железо-кислородных ферментах типа
рибонуклеотидредуктазы (Semin В.К. & Parak
F. FEBS Lett. 1997,
v. 400, 259-262).
Предположено, что эти аминокислоты участвуют в координации катионов
марганца, образующих димер в кислородвыделяющем комплексе, и вовлечены
в связывание двух катионов железа с Мn-связывающим
участком в процессе их взаимодействия с ФС2-Мn.
С целью исследования структуры кластера железа, образующегося
при взаимодействии катионов Fe(II)
с донорным участком ФС2-Мn,
были использованы методы Мессбауэровской спектроскопии и ЭПР.
Полученные результаты показали, что измеренные при 5°К Мессбауэровские
спектры (МС) препаратов ФС2-Мn,
проинкубированных в растворе 57Fe(II),
соответствуют МС катионов Fe(III)
и содержат дублет с квадрупольным расщеплением ?EQ?0,5
мм/с и изомерным сдвигом д=0,4
мм/с (компонент
2), секстет (компонент 3), имеющий незначительный вклад в суммарный
спектр, а также два пика, возможно, соответствующие дублету (компонент
1) с ?EQ?3,4
мм/с и д=0,6
мм/с. Анализ МС
образцов, приготовленных в различных условиях, позволяет заключить,
что компоненты 2 и 3 отражают пул неспецифически (помимо Мn-связывающего
участка) связанных катионов железа, тогда как компонент 1 соответствует
специфически связанным (с Мn-связывающим
участком) катионам железа. Данные измерений свидетельствуют, что
неспецифически связанные катионы железа в условиях приготовления
образцов (1,5 мM
Fe(II), 1 мин инкубации) образуют небольшие кластеры (?тримеры),
по структуре соответствующие гидроокиси трехвалентного железа
и проявляющие суперпарамагнитные свойства (блокирующая температура
TB<5°K). Спектры
ЭПР препаратов ФС2-.Мn, проинкубированных в растворе
Fe(II) или
Fe(III), не содержат
новых сигналов. Неспецифически связанные катионы
Fe(III) имеют сигнал
ЭПР с g-фактором, равным 4,3, который присутствует и в
интактных препаратах ФС2. Восстановление связанных катионов
Fe(III) с помощью
радиолиза сопровождается появлением нового сигнала ЭПР с
g=13, соответствующим
по своей величине сигналу ЭПР восстановленного двухъядерного кластера
железа в рибонуклеотидредуктазе. Авторы благодарят РФФИ и Немецкое
научное общество (DFG)
за оказанную финансовую помощь в проведении работы.