Biopolym. Cell. 2002; 18(3):196-204.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0005FF
Структура та функції біополімерів
Повільна конформаційна динаміка фотозбуджених реакційних центрів Rhodobacter sphaeroides за різних температур
1Капустіна М. Т., 1Барабаш Ю. М., 1Гуща А. О., 1Оленчук М. В., 1Харкянен В. М.
  1. Інститут фізики НАН України
    проспект Науки, 46, Київ, Україна, 03028

Abstract

Експериментально вивчали кінетику оптичного поглинання реакційних центрів (РЦ) (ISA) за різних термінів експозиції фотоактивації (від 1 до 400 с) при двох температурах (Т1= З і T 2= 22 °С). Для короткої експозиції (1с) кінетика ΔA збігається для «теплих» та «холодних» зразків. Із збіль­шенням часу експозиції при Т2 = 22 °С РЦ встигають зазнати суттєвих конформаційних змін і кінетика їхньої темпової релаксації стає значно повільнішою, ніж у «холодних» РЦ При подальшому зростанні часу експозиції (300 с) ситуація зміню­ється на протилежну. Для якісного описання отриманих результатів використовували узагальнені рівняння Фоккера-Планка для дворівневої системи. В нашій моделі враховували температурну залежність двох параметрів: дифузії системи у профілі структурного потенціалу та швидкості переносу між акцепторами. Результати комп'ютерного моделювання добре узгоджуються з експериментальними результатами
Повний текст: (PDF, російською)

References

[1] DeVault D, Chance B. Studies of photosynthesis using a pulsed laser. I. Temperature dependence of cytochrome oxidation rate in chromatium. Evidence for tunneling. Biophys J. 1966;6(6):825-47.
[2] Marcus RA. On the Theory of oxidation-reduction reactions involving electron transfer. I. J Chem Phys. 1956;24(5):966-78.
[3] Marcus RA, Sutin N. Electron transfers in chemistry and biology. Biochim Biophys Acta. 1985;811(3):265–322.
[4] Moser CC, Keske JM, Warncke K, Farid RS, Dutton PL. Nature of biological electron transfer. Nature. 1992;355(6363):796-802.
[5] Hoff AJ, Deisenhofer J. Photophysics of photosynthesis. Structure and spectroscopy of reaction centers of purple bacteria. Phys Rep. 1997;287(1-2):1–247.
[6] Gushcha AO, Dobrovolskii AA, Kapustina MT, Privalko AV, Kharkyanen VN. New physical phenomenon of dynamical self-organization in molecular electron transfer systems. Phys Lett. 1994;191(5-6):393–7.
[7] Puchenkov OV, Kopf Z, Malkin S. Photoacoustic diagnostics of laser-induced processes in reaction centers of Rhodobacter sphaeroides. Biochim Biophys Acta. 1995;1231(2):197–212.
[8] Goushcha AO, Kapoustina MT, Kharkyanen VN, Holzwarth AR. Nonlinear dynamic processes in an ensemble of photosynthetic reaction centers. Theory and experiment. Phys Chem B. 1997;101(38):7612–9.
[9] Goushcha AO, Kharkyanen VN, Holzwarth AR. Nonlinear light-induced properties of photosynthetic reaction centers under low intensity iIrradiation. The J Phys Chem B. 1997;101(2):259–65.
[10] Goushcha A, Holzwarth A, Kharkyanen V. Self-regulation phenomenon of electron-conformational transitions in biological electron transfer under nonequilibrium conditions. Phys Rev E. 1999;59(3):3444–52.
[11] McMahon BH, M?ller JD, Wraight CA, Nienhaus GU. Electron transfer and protein dynamics in the photosynthetic reaction center. Biophys J. 1998;74(5):2567-87.
[12] Grafton AK, Wheeler RA. Amino acid protonation states determine binding Sites of the secondary ubiquinone and its anion in the Rhodobacter sphaeroides photosynthetic reaction center. J Phys Chem B. 1999;103(25):5380–7.
[13] Christophorov L. Conformation-dependent charge transport: a new stochastic approach. Phys Lett A. 1995;205(1):14–7.
[14] Clayton RK. Molecular Physics in Photosynthesis. New York; Blaisdell: Publ. Co., 1965.
[15] Zakharova NI, Fabian M, Uspenskaia NIa, Kononenko AA, Rubin AB. [Structural-functional characteristics of photosynthetic reaction centers extracted by treatment with lauryldimethylamine oxide from Rhodopseudomonas sphaeroides (wild type)]. Biokhimiia. 1981;46(9):1703-11.
[16] Clayton RK, Fleming H, Szuts EZ. Photochemical Electron Transport in Photosynthetic Reaction Centers from Rhodopseudomonas spheroides. Biophys J. 1972;12(1):46–63.
[17] Kleinfeld D, Okamura MY, Feher G. Electron-transfer kinetics in photosynthetic reaction centers cooled to cryogenic temperatures in the charge-separated state: evidence for light-induced structural changes. Biochemistry. 1984;23(24):5780-6.
[18] Agmon N., Hopfield JJ. Transient kinetics of chemical reactions with bounded diffusion perpendicular to the reaction coordinate: Intramolecular processes with slow conformational changesa).J Chem Phys. 1983;78(11):6947-59.
[19] Kleinfeld D, Okamura MY, Feher G. Electron transfer in reaction centers of Rhodopseudomonas sphaeroides. I. Determination of the charge recombination pathway of D+QAQ(-)B and free energy and kinetic relations between Q(-)AQB and QAQ(-)B. Biochim Biophys Acta. 1984;766(1):126-40.
[20] Labahn A, Paddock ML, McPherson PH, Okamura MY, Feher G. Direct Charge Recombination from D+QAQB- to DQAQB in Bacterial Reaction Centers from Rhodobacter sphaeroides. J Phys Chem. 1994;98(13):3417–23.
[21] Parson WW, Chu ZT, Warshel A. Reorganization energy of the initial electron-transfer step in photosynthetic bacterial reaction centers. Biophys J. 1998;74(1):182-91.
[22] Stowell MH, McPhillips TM, Rees DC, Soltis SM, Abresch E, Feher G. Light-induced structural changes in photosynthetic reaction center: implications for mechanism of electron-proton transfer. Science. 1997;276(5313):812-6.
[23] Goushcha AO, Kharkyanen VN, Scott GW, Holzwarth AR. Self-regulation phenomena in bacterial reaction centers. I. General theory. Biophys J. 2000;79(3):1237-52.
[24] McElroy JD, Mauzerall DC, Feher G. Characterization of primary reactants in bacterial photosynthesis. II. Kinetic studies of the light-induced EPR signal (g = 2.0026) and the optical absorbance changes at cryogenic temperatures. Biochim Biophys Acta. 1974;333(2):261-78.
[25] K?lm?n L, Mar?ti P. Conformation-activated protonation in reaction centers of the photosynthetic bacterium Rhodobacter sphaeroides. Biochemistry. 1997;36(49):15269-76.
[26] Rubin AB. Biophysics. M. publ house "Universitet", 1987. vol. 1. 448 p.