БИОХИМИЯ, 2016, том 81, вып. 8, с. 1091–1105
УДК 577.355.132
Активность фотосистемы II дикого типа Synechocystis PCC 6803 и его мутантов с различным редокс-состоянием пластохинонового пула
1 Международный лазерный центр, МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991 Москва, Россия
2 ФИЦ Биотехнологии, Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН, 119071 Москва, Россия; электронная почта: bolychev@inbi.ras.ru
3 The State University of New Jersey, Department of Marine and Coastal Sciences, New Brunswick, New Jersey 08901, USA
4 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет, 119991 Москва, Россия
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: цианобактерии, мутанты, фотосистема II, пластохиноны, состояния фотосинтетического аппарата.
Аннотация
Для выявления взаимосвязи между фотосинтетической активностью фотосистемы II (ФСII) и редокс-состоянием ее акцепторной части после темновой или световой адаптации цианобактерий была исследована суб-миллисекундная кинетика флуоресценции клеток дикого типа Synechocystis PCC 6803 и мутантов c различным редокс-состоянием пластохинонового пула (PQ). После темновой адаптации фотосинтетический аппарат цианобактерий находится в состоянии 2 и характеризуется восстановленным пулом PQ; после освещения фотосинтетический аппарат переходит в состояние 1 с окисленным пулом (Мулино К.В. и Холцварт A.Р. (1990) FEBS Lett., 260, 245–248). Показано, что адаптированные к темноте клетки мутанта Ox– с восстановленным PQ пулом характеризуются более медленным ре-окислением QA– и более низкими значениями квантового выхода первичной фотохимической реакции ФСII (Fv/Fm) и скорости выделения О2 по сравнению с клетками дикого типа и мутанта SDH–, пул PQ которых окислен. Эти результаты указывают на большую долю фотохимически неактивных реакционных центров ФСII в клетках Ox–. Световая адаптация приводила к активации ФСII всех штаммов Synechocystis, о чем свидетельствовало увеличение Fv/Fm. Наибольшее возрастание Fv/Fm и скорости выделения О2 при световой адаптации обнаружено у клеток мутанта Ox–. Непрерывный слабый синий свет, ускоряя ре-окисление QA–, также приводил к увеличению Fv/Fm и функционального сечения поглощения (590 нм) ФСII мутанта Ox– (в отличие от дикого типа и SDH–). Подобные изменения связывают с реорганизацией фотосинтетического аппарата при переходе из состояния 2 в состояние 1. Предполагается, что два процесса влияют на активность ФСII при изменении условий освещения: 1) обратимая инактивация ФСII за счет восстановления в темноте переносчиков электронов акцепторной части ФСII и 2) активация ФСII при увеличении эффективности поглощения света 590 нм фотосистемой II под действием слабого освещения.