БИОХИМИЯ, 1992, том 57, вып. 10, с. 1508–1518
О механизме термоинактивации кислородвыделяющего комплекса функционального ядра фотосистемы 2 хлоропластов
Поступила в редакцию 26.11.1991
Аннотация
Проведено сравнительное исследование скорости термоинактивации функции выделения кислорода у различных по структурной иерархии субхлоропластных препаратов: у изолированного кислородвыделяющего пигмент-белковолипидного комплекса (КВК), являющегося функциональным ядром (соrе) фотосистемы 2 (ФС-2), у субхлоропластных фрагментов ФС-2 и у исходных тилакоидов гран хлоропластов шпината. Выявлено существенное возрастание термолабильности в ряду препаратов: субхлоронластные фрагмепты<тилакоиды гран<КВК и сдвиг температурного интервала их инактивации в область более низких температур. При атом температура полуинактивации функции выделения кислорода составляла 45, 40 и 34° соответственно для каждого из объектов. Наблюдаемый процесс термоингибирования носит необратимый характер и сопровождается скачкообразным выбросом эндогенного Мп, протекающим в области указанных температур полуинактивации. Отмеченная закономерность роста термолабильности в указанном ряду препаратов коррелировала со степенью экспонируемости гидрофильных групп их функционального ядра в водную фазу раствора, что оценивалось нами из соотношения скоростей выделения кислорода в присутствии гидрофильных и гидрофобных акцепторов электрона. Увеличение гидрофильности поверхности ядра ФС-2 происходит при выделении КВК из мембраны с помощью детергента и, очевидно, обусловливается степенью его взаимодействия со светособирающим комплексом. Методом дифференциальной сканирующей микрокалориметрии подтверждены данные, свидетельствующие о наличии трех термоиндуцируемых структурных переходов в функциональном ядре ФС-2. При зтом показано, что низкотемпературный A-переход строго коррелирует с соответствующими температурами полуинактивации функции выделения кислорода у исследуемых препаратов и протекает при более низких температурах, чем температура плавления белков, входящих в состав КВК. На основании физико-химического анализа полученных данных выдвинута гипотеза о локализации системы окисления воды в зоне гидрофобного контакта двух реакционных центров ФС-2 и о том, что нативный КВК представляет собой ассоциированный димер двух согe-комплексов. Мы предполагаем, что система окисления воды не может быть выделена как отдельный ферментативный комплекс. Гидрофобный локус, образующийся в зоне контакта реакционных центров, по-видимому, играет ключевую роль в формировании структуры системы окисления воды и стабилизации образующихся в процессе ее функционирования высокоактивных окисленных интермедиатов. Низкая термоустойчивость системы окисления воды может быть связана с термодиссоциацией указанного димера.