ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КАТИОНОВ Fe(II) С ДОНОРНЫМ УЧАСТКОМ ФОТОСИСТЕМЫ 2, НЕ СОДЕРЖАЩЕЙ МАРГАНЦА
Семин Б. К., Ловягина Е. Р., Давлетшина Л. Н., Белевич Н. П., Парак Ф., Иванов И. И.
Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва; * Физический факультет Технического университета г. Мюнхена, Германия
С-концевые участки полипептидов
D1 и
D2 реакционного
центра фотосистемы 2 (ФС2) содержат все консервативные районы
и аминокислоты, участвующие в связывании двухъядерного кластера
железа в двухъядерных железокислородных ферментах типа рибонуклеотидредуктазы
и др. (Semin, Parak,
1997).Предположено, что наличие этих районов и аминокислот и определяет
высокоэффективное связывание фотосистемой 2, не содержащей марганца
(ФС2-Mn),
катионов Fe(II) (Semin et al.,
1995), а также обеспечивает связывание катионов марганца в кислород-выделяющем
комплексе (КВК). В настоящей работе были исследованы характеристики
процесса взаимодействия Fe(II)
с донорным участком ФС2-Mn.
Установлено, что 1) связывание Fe(II)
с высокоаффинным (ВА) Мn-связывающим участком является светозависимым
процессом; 2) необратимое связывание достигается при концентрации
катионов железа 1,5 мкМ через 30 с инкубации при слабом освещении
("40 мкE/м2с);
3) квантовая эффективность связывания катионов железа значительно
больше, чем катионов марганца, что следует из сравнения условий,
необходимых для необратимого связывания катионов железа и марганца
с ВА участком; 4) связывание Fe(II)
и Mn(II)
с ВА участком имеет взаимоисключающий характер, т.е.
Fe(II) и
Mn(II) взаимодействуют
с одним и тем же участком связывания; 5) согласно кинетическому
анализу имеет место связывание 2-х катионов железа, т.е. формирование
двухъядерного центра; 6) препараты ФС2-Mn
при освещении окисляют катионы Fe(II),
так же как и другие искусственные
доноры электронов, такие как дифенилкарбазид, Мn(II),
I- и т.д.; 7) окисление Fe(II)
имеет место в отсутствие искусственного акцептора электронов и
ингибируется диуроном в незначительной степени; 8) скорость светозависимого
окисления Fe(II)
на донорном участке ФС2-Mn зависит от редокс-потенциала
среды; 9) характеристики
процесса окисления Fe(II)
на донорном участке ФС2-Mn совпадают с
характеристиками
окисления Мn(II)
в процессе фотосборки марганцевого кластера КВК. Полученные результаты
находятся в соответствие с высказанным ранее предположением об
участии аминокислотных остатков С-концевых участков полипептидов
D1 и D2 в формировании координационной сферы марганцевого кластера
в КВК. Авторы благодарят РФФИ и Немецкое научно-исследовательское
общество (DFG)
за оказанную финансовую помощь в проведении работы.