Fotórendszer I

A Photosystem I ( első fotorendszer , első fotorendszer , PSI) vagy a plasztocianin-ferredoxin-oxidoreduktáz a kloroplasztiszok  elektrontranszport-láncának ( ETC ) második funkcionális komplexe . Elfogad egy elektront a plasztocianinból , és a fényenergiát elnyelve erős P 700 redukálószert képez , amely az elektronhordozó láncon keresztül képes redukálni a NADP +-t . Így a PSI részvételével egy elektronforrást ( NADPH ) szintetizálnak a kloroplasztiszokban a Calvin-ciklusban végbemenő szénredukciós reakciókhoz . Ezenkívül a PSI az ATP szintézishez kapcsolódó ciklikus elektrontranszportot is végrehajthat, további ATP szintézist biztosítva a kloroplasztiszokban [1] .

Felfedezési előzmények

A nem ciklikus elektrontranszport akkor kezdődik, amikor a II . fotorendszer mangáncsoportja oxidálja a vizet , csökkentve a plasztokinonok készletét . Továbbá a citokróm b 6 f komplex oxidálja a plasztokinonokat, és az elektron a plasztocianinon keresztül az I. fotorendszerbe kerül, ahol a NADPH szintézisére használják fel . A formális logika megsértését a fotorendszerek nevében az okozza, hogy az I. fotorendszert korábban fedezték fel, mint a II .

Az FSI létezésére utaló első adatok az 1950-es években jelentek meg, de akkor még senki sem tudta felmérni e felfedezések jelentőségét [2] . Két fotorendszer létezésének gondolata a kloroplasztiszokban már az 1940-es években felmerült R. Emerson laboratóriumának kísérletei alapján , aki felfedezte a fotoszintézis kvantumhozamának csökkenésének hatását a kloroplasztisz monokromatikus megvilágításakor. vörös fény (λ> 680 nm), amely csak a PSI-t gerjeszti, és a kvantumkimenetet növelő hatása körülbelül 650 nm hullámhosszú megvilágítás hozzáadásával, amely gerjesztette a PSII -t (az úgynevezett Emerson-effektus ). Említést érdemel még a Komonner által 1956-ban felfedezett fényindukált EPR jel , amelyet I. jelnek neveztek el. Tiszta véletlenül az I. és a II. jel a PSI-ből, illetve a PSII-ből származott [2] . Louis Duizens csak 1960-ban javasolta az I. és a II. fotorendszer koncepcióját, és ugyanebben az évben Fay Bendall és Robert Hill a korábbi felfedezések eredményeit a fotoszintézis szekvenciális reakcióinak koherens elméletébe szervezte [2] . Hill és Bendall hipotézisét később Duizens és Witt kísérletei igazolták 1961-ben [2] .

Ezt követően szisztematikus kísérletek kezdődtek az I. fotoszisztéma fizikai izolálására, háromdimenziós szerkezetének és finomszerkezetének meghatározására. 1966-ban a kutatás fellendülésnek indult ezen a területen: Anderson és Boardman ultrahanggal kezelték a kloroplaszt membránokat , majd ezt követően digitoninnal , Vernon Triton X-100-at , Ogawa pedig dodecil-szulfátot használt . Az elsőként kapott kivonatok azonban fénygyűjtő komplexek szennyeződéseit, valamint f és b 6 citokrómokat tartalmaztak . Sokáig tartott, míg rájött, hogy a kapott kivonatok keverékek [2] .

1968-ban Reednek és Claytonnak sikerült elkülönítenie a fotorendszer I reakcióközpontját a lila baktériumoktól , ami nagymértékben ösztönözte az oxigénes fotoszintézis kutatását. A kérdés azonban nyitva maradt: melyik izolált volt valódi reakcióközpont, milyen antennakomplexek és milyen további alegységek. Sokáig megoldatlan probléma maradt az I. fotorendszer reakcióközpontjának hatékony elkülönítése. Végül kiderült, hogy ezt a cianobaktériumokban volt a legegyszerűbb megtenni , mivel hiányoztak a membránba integrált külső antennák. Különböző fajokkal végzett számos próbálkozás után kiderült, hogy ebből a szempontból a Synechocystis és a Synechococcus képviselői a legígéretesebb fajok, mivel a Thermosynechococcus elongatusból izolált I. fotorendszer nagyon stabil reakcióközpontot adott, amely alkalmas kristályosításra és röntgendiffrakciós elemzésre [2]. .

Különbségek a Photosystem II-től

A II. fotorendszer fő funkciója  egy erős oxidálószer előállítása, amely elindítja a víz oxidációját és elektronjainak átvitelét a membránhordozóhoz. Az I. fotorendszer fő funkciója, hogy ezeket az alacsony szintű elektronokat energiával telítse, hogy segítségével a NADP + redukcióját végrehajtsa . Mivel a teljes folyamat energiája túl nagy ahhoz, hogy azt egy reakcióközpont keretein belül lehessen végrehajtani, az evolúció során két fotorendszer jelent meg, amelyek külön-külön hajtják végre a reakció különböző részeit. Sajátos funkcióik határozzák meg szerkezetük jellemzőit. Tehát az I. fotorendszer szimmetrikus, vagyis az elektrontranszport két ága dolgozik benne, ami jóval gyorsabbá teszi, míg a II. fotorendszer aszimmetrikus és csak egy működő ága van, ami lassítja az elektrontranszportot, de jobban szabályozhatóvá teszi. Mindkét fotorendszer jelentősen eltér az antennák felépítésében, a további alegységekben, a szabályozási módszerekben és a membránban elfoglalt helyzetében [3] . Így az I. fotoszisztéma egy integrált antennával rendelkezik, amelynek klorofilljei közvetlenül a komplex fő fehérjéin - A és B -, míg a II. fotorendszerben a CP47 és CP43 külső fehérjéken helyezkednek el. A további kis szabályozó alegységek számát tekintve a PS II jelentősen meghaladja a PS I-et, ami a sejtre potenciálisan rendkívül veszélyes vízoxidációs folyamat finom szabályozásának szükségességével függ össze. Ez magyarázza a fotorendszerek heterogén eloszlását is a tilakoid membránban : míg a PS I főként a marginális, a vég- és a stroma membránok régiójában található, a PS II szinte teljes mértékben a páros membránok régiójában helyezkedik el, ami további védelmet nyújt a sejtnek. az általa termelt reaktív oxigénfajtákból [4]. ] .

A fő különbség a II. és az I. fotorendszer között egy nagy, lumen felé néző domén jelenléte, amely egy mangánklasztert és a környező védőfehérjéket tartalmaz. Itt megy végbe a víz fotokémiai oxidációja, amelyet oxigén és proton felszabadulás kísér [3] .

Az I. fotorendszer szerkezeti felépítése

Fotórendszer I

Növény fotórendszer I
Azonosítók
KF kód 1.97.1.12
Enzim adatbázisok
IntEnz IntEnz nézet
BRENDA BRENDA bejegyzés
ExPASy NiceZyme nézet
MetaCyc anyagcsere út
KEGG KEGG bejegyzés
PRIAM profil
EKT struktúrák RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
Keresés
PMC cikkeket
PubMed cikkeket
NCBI NCBI fehérjék
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon
PsaA_PsaB

A Photosystem I felépítése cianobaktériumból. Megjelenik a külső antenna szerves része (mag) és fehérjéi.
Azonosítók
Szimbólum PsaA_PsaB
Pfam PF00223
InterPro IPR001280
PROZIT PDOC00347
SCOP 1jb0
SZUPERCSALÁD 1jb0
TCDB 5.B.4
OPM szupercsalád 2
OPM fehérje 1jb0
Elérhető fehérjeszerkezetek
Pfam szerkezetek
EKT RCSB EKT ; PDBe ; EKTj
EKT-összeg 3D modell
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A Photosystem I a következő fehérje alegységekből és kofaktorokból áll [5] [6] [1] :

Alegységek Leírás
A 83 kDa , 751 aminosav
B 82,5 kDa, 735 aminosav
C 8,9 kDa, elektrontranszfer P 700 -ról ferredoxinra
D 19 kDa, ferredoxinhoz kötődik
E 7,5 kDa, ferredoxinhoz kötődik
F 19 kDa, kölcsönhatásba lép a plasztocianinnal
G 8 kDa, csak növényekben
H 10 kDa, megakadályozza a PSI trimerek képződését a növényekben , kölcsönhatást biztosít a II. fénygyűjtő komplexszel
én 5 kDa, növényekben kölcsönhatásba lép a PsaH-val, kötődik a II. fénygyűjtő komplexhez; cianobaktériumokban fontos szerepet játszik a PSI trimerek képződésében
J 5 kDa, három klorofill molekulát hordoz, és szerkezeti funkciót lát el
K 8,5 kDa, két klorofill molekulát hordoz, és szerkezeti funkciót lát el
L 16 kDa, cianobaktériumokban részt vesznek a PSI trimer képződésében; növényekben a fénybegyűjtő komplexhez kötődik II
M 3,5 kDa, csak cianobaktériumokban ; a trimer PSI érintkezési területén található
N 9 kDa található növényekben és algákban
O csak növényekben ; funkció ismeretlen
x 4 kDa, csak cianobaktériumokban
Pigmentek
Klorofil a 95 molekula az antennarendszerben
Klorofil a 2 extra klorofill a molekula
Klorofil a 0 Klorofil a 695  - elsődleges elektronakceptor
Klorofil a és a' speciális pár P 700
β-karotin 22 molekula
Koenzimek /kofaktorok
Fa _ Fe 4 S 4 vas-kén klaszter (ETC)
Fb _ Fe 4 S 4 vas-kén klaszter (ETC)
F x Fe 4 S 4 vas-kén klaszter (ETC)
ferredoxin Elektronhordozó
Plasztocianin Oldható fehérje, amely rézatomot tartalmaz
QK - A A filokinon  egy elektronakceptor az ETC-ben (A alegység)
QK - B Filokinon  – elektronakceptor az ETC-ben (B alegység)
Ca2 + kalcium ion
Mg2 + magnézium ion

A PSI fő funkciója a fényenergia átvitele az elektronhoz, az elektron átvitele a plasztocianinról a ferredoxinra [7] . A PSI több mint 110 kofaktort tartalmaz , lényegesen többet, mint a II. fotorendszer [8] . Ezen összetevők mindegyike számos funkcióval rendelkezik. Az FSI elektrontranszport lánc fő összetevői a P 700 gerjesztett elektronok fő donora (klorofill dimer ) és öt hordozó: A 0 ( klorofill a ), A 1 ( filokinon ) és három Fe 4 S 4 vas-kén klaszter: F x , F a és F b [9] .

Szerkezetileg a PSI két integrált fehérjekomplex  , az A és B heterodimerje (minden növényben a PsaA és PsaB kloroplaszt gének kódolják ). Az A és B fehérjék a P700 dimert, a klorofill a monomer (Chl 695 ) egy molekuláját - az A 0 elsődleges elektronakceptort - , egy további klorofill a-t és egy filokinon molekulát (A 1 ) kötnek hozzá. Két további klorofill a, primer elektronakceptorok és filokinonok alkotják az elektrontranszport két közel szimmetrikus ágát a P700-tól az Fx -ig . A zöld és lila baktériumok reakcióközpontjaival és a PSII -vel ellentétben , ahol a két ág közül csak az egyik működik, az elektrontranszport mindkét ága aktív a PSI-ben, bár nem azonosak [1] . a molekulatömegek összegének felel meg a D 1 és CP43 fehérjék közül a II. fotorendszerből, a B protein pedig a D 2 + CP47 fehérjékkel homológ [10] .

Mindkét alegység 11 transzmembrán szegmenst tartalmaz . A vastartalmú F x klasztert négy cisztein köti össze , amelyek közül kettő az A alegységen, kettő pedig a B alegységen található. Mindkét fehérje proximális végén, a kilencedik és a tizedik transzmembrán közötti hurokban találhatók. szegmensek. Minden valószínűség szerint a ciszteinek alatt található az úgynevezett leucin villám motívum , amely jelentősen hozzájárul az A és B fehérjék dimerizációjához [11] . A végső F A és F B elektronakceptorok a C alegységen találhatók [12] [13] .

Hangsúlyozni kell, hogy az elektronátvitel a termodinamikai potenciálnak megfelelően történik . A redoxpotenciálok növekedése az akceptorok láncában gyors energiacsökkenést biztosít, ami megakadályozza az elektron visszatérését a pigmentbe és az elektronikus gerjesztési energia pazarlását. Ennek köszönhetően a gerjesztési energiát hatékonyan használják fel töltésleválasztásra [14] .

Plasztocianin

A plasztocianin egy kicsi, mozgékony fehérje, amelynek molekulatömege körülbelül 10,5 kDa. Központi rézatomjához cisztein és metionin kötődik , oldalán pedig két hisztidin stabilizálja . A Cu 2+ ↔ Cu +1 vegyérték reverzibilis változásával a plasztocianin vagy elnyel egy elektront, vagy kiadja azt. A plasztocianin a citokróm c analógja , amely hasonló funkciót lát el a mitokondriális légzőláncban [6] .

Elfogad egy elektront a citokróm b 6 f komplexből , oxidálja az f citokrómot, és közvetlenül az I. fotorendszer P 700 reakcióközpontjába továbbítja . A fehérje külső oldalán aminosavak csoportja található, amelyek negatív töltést hordoznak [16]. . Feltehetően az F alegység pozitív töltésű luminális doménjéhez kötődnek, de a kötődési mechanizmus nem teljesen ismert, és továbbra is tisztázatlan [17] .

Egyes algákban és cianobaktériumokban rézhiány esetén a plasztocianin nem képződik, helyette a citokróm c-553 szintetizálódik, és ellátja funkcióit [18] .

Speciális pár P 700

A P 700 (az angol szakirodalomban P700) a klorofill a és klorofill a' dimerje , amelyben a V gyűrű ketoésztercsoportja a molekula síkjához képest cisz -helyzetben van, abszorpciós maximuma 700 nm . 19] . A cisz - ketoészter-csoport jelenléte lehetővé teszi, hogy a két klorofillból hidrogénkötéseken keresztül dimer képződjön . A P 700 energiát kap az antennakomplexumoktól, és azt használja fel az elektronok magasabb szintre emelésére. Továbbá az elektron a redoxreakció során átjut a hordozóláncba. Oxidált állapotban a P 700 redoxpotenciál +0,52 V , fotogerjesztett állapotban pedig -1,2 V lesz , azaz erős redukálószer képződik, amely biztosítja a NADP + redukcióját [20] [21] .

Klorofill A 0

A 0  az első elektronakceptor az I. fotorendszerben. Itt következik be az elsődleges fotokémiai töltésszétválás a fotogerjesztett P 700 * és A 0 között . Abszorpciós maximuma 695 nm (Chl a 695 ), amit a környező aminosavmaradékokkal való kölcsönhatása magyaráz [19] . Redox potenciálja redukált állapotban –1,1 V [1] .

Phylloquinone A 1

A következő akceptor a Phylloquinone A 1 , más néven K 1 vitamin . A klorofillhoz hasonlóan fitolfarokkal rendelkezik [ 22] , és megközelítőleg megfelel a II. fotorendszer plasztokinon Q A - jának . Egy elektront elnyelve egy szemikinon gyököt képez , amely redukálja az F x -et , átviszi F b -re , majd tovább F a- ra [22] [23] .

Vas-kén klaszterek

Az FSI vas -kén klaszterek kocka alakúak , négy vasatommal és négy kénatommal alkotják nyolc csúcsát. Mindhárom klaszter cisztein-maradékokon keresztül kapcsolódik a PSI-fehérjékhez [24] . F x (E o ' = -0,70 V) oxidálja a redukált A 1 -et . A további transzportot az F a és F b vas-kén klaszterek végzik , amelyekre az alacsony redoxpotenciál jellemző (-0,59 és -0,55 V). Számos kísérlet tárt fel eltérést a vas-kén klaszterek elhelyezkedését és működését leíró különböző elméletek között [24] . Az eredmények többsége azonban lehetővé teszi néhány általános következtetés levonását. Először is F x , F a és F b egy háromszöget alkotnak , és F a közelebb van F x -hez , mint F b [24] . Másodszor, az elektrontranszport Fx-ből F a - n keresztül Fb - be , vagy F a - n keresztül Fb -be indul . Továbbra is vita folyik arról, hogy a két klaszter közül melyik végez elektrontranszfert ferredoxinba [24] .

Ferredoxin

A ferredoxin egy vízben oldódó fehérje, amelynek molekulatömege 11 kDa, és Fe 2 S 2 centrumot tartalmaz [25] . Figyelemre méltó, hogy egyelektronos redox rendszerről van szó, vagyis csak egy általa kapott elektront ad át a vas-kén klaszterekből. PSI-vel redukálja a membrán stromális oldalán, redukált állapotban pedig erős redukálószer (E o ' = -0,6 V), melynek köszönhetően a kloroplasztiszban lejátszódó különféle reakciók elektronhordozója lehet. Így a ferredoxin elektronokat szolgáltat a nitritredukcióhoz ( nitrit - reduktáz ) és a kén - asszimilációhoz ( szulfit-reduktáz ) a kloroplasztiszban. Elektronokat is szállít a baktériumokban a légköri nitrogénkötéshez ( nitrogenázhoz ) . Helyreállítja a tioredoxint  , egy alacsony molekulatömegű kéntartalmú fehérjét, amely részt vesz a kloroplasztiszok redox szabályozásában, aktiválva a Calvin-ciklus kulcsfontosságú enzimeit . A nem ciklikus elektrontranszport során a ferredoxin kölcsönhatásba lép a ferredoxin-NADP(+) reduktázzal , ami a NADP +-t NADPH-vá redukálja (E o ' = -0,32 V) a kloroplasztisz stromában [25] .

Light Harvesting Complex

A fénygyűjtő komplexek klorofill a és b molekulákból , valamint fehérjékkel kombinált karotinoidokból állnak [20] . Ezek a pigmentek gerjesztéskor fotonenergiát adnak át a fotorendszer reakcióközpontjába a Förster-mechanizmus szerint . A PSI reakcióközponttal ellentétben a fénygyűjtő komplexek a látható spektrum szinte teljes tartományában képesek elnyelni [26] . Az antennakomplexumokat belső vagy integrált antennákra osztják, amelyek közvetlenül a fotorendszer komplexumhoz kapcsolódnak, és perifériás mobil fénygyűjtő komplexumokra (CCCI). Így az A és B fehérjék a belső PSI antenna pigmentjeit rögzítik : körülbelül 95 molekula klorofill a és 22 molekula β-karotin, amelyek közül 5 a cisz - konformációban van. A J, K, L, M és X kis alegységek a belső antenna legalább tíz klorofilljának koordinációjában vesznek részt, az antennák különálló CP43 és CP77 fehérjéken helyezkednek el [1] . A külső fénygyűjtő komplex, a CCCI (LHCI) 80-120 molekula a és b klorofillból, karotinoidokból áll, és négy alegységből áll: Lhca1, Lhca2, Lhca3 és Lhca4, molekulatömegük 17-24 kDa. Viszonylag nemrégiben fedeztek fel két további alegységet, az Lhca5-öt és az Lhca6-ot, de ezek koncentrációja a tilakoid membránban rendkívül alacsony, az ezeket kódoló gének gyakorlatilag nem expresszálódnak [27] [28] .

Ciklikus elektrontranszport

Ha túl erős a fény és/vagy a sztómák zártak ( CO 2 éhezés ), a plasztokinon medence regenerálódik , és ennek eredményeként a NADP + medence regenerálódik . CO 2 hiányában a NADPH nem fogyasztható a Calvin ciklusban , ami azt jelenti, hogy nincs elegendő szubsztrát a ferredoxin-NADP + -reduktázhoz . Végső soron ez oda vezet, hogy a PSI-nek nincs hova kidobnia a gerjesztett elektronokat, és ez a fotoszintetikus berendezés károsodásához, a membránok oxidációjához és reaktív oxigénfajták képződéséhez vezethet [6] . Ilyen körülmények között az oxidatív stressz megelőzése és a fénykárosodás elleni védelem érdekében a növények ciklikus elektrontranszportra váltanak. Úgy gondolják, hogy a redukált ferredoxin a ciklikus transzport katalizátora [29] [30] .

Ciklikus fotofoszforiláció

Először is, az elektron valahogy a redukált ferredoxinból a plasztokinonok készletébe kerül. Ennek a folyamatnak a pontos mechanizmusa nem ismert. Úgy gondolják, hogy ezt a reakciót egy speciális enzim - a ferredoxin-plasztokinon-oxidoreduktáz - hajtja végre. Ezután a plasztokinonból a citokróm b 6 f komplexen és a plasztocianinon keresztül az elektron ismét belép a PSI-be. Ebben az esetben egy protont pumpálnak a tilakoid üregébe, és szintetizálják az ATP-t . A ferredoxin-plasztokinon oxidoreduktáz szerepének legvalószínűbb jelöltjeként a közelmúltban a ferredoxin-NADP + reduktázt vették figyelembe, amely komplexet képezhet a citokróm b 6 f komplexszel . Feltehetően a ferredoxinból közvetlenül a citokróm b 6 f komplex által megkötött ubikinonba tudja átvinni az elektronokat egy speciális hem c n révén [31] [32] . Számos bizonyíték támasztja alá a citokróm b 6 f komplex, a PSI, a ferredoxin-NADP + reduktáz és a PGRL1 transzmembrán fehérje szuperkomplexének kialakulását is. Úgy gondolják, hogy egy ilyen komplex kialakulása és bomlása megváltoztatja az elektronáramlás módját nem ciklikusról ciklikusra és fordítva [33] [34] .

Egy másik enzim, amely részt vehet ebben a folyamatban, a kloroplasztiszok NADH-dehidrogenáz komplexe , amely hasonló a mitokondriumok NADH-dehidrogenáz komplexéhez, és homológ az I. bakteriális komplexhez [35] [36] . Oxidálja a ferredoxint és elektronokat dob ​​a plasztokinonra, megelőzve az oxidatív stresszt. A kloroplasztiszok NADH-dehidrogenáz komplexe szuperkomplexet képez két PSI-vel az Lhca5 és Lhca6 fehérjék felhasználásával [28] . A tilakoid membránon a ciklikus fotofoszforiláció eredményeként létrejövő proton gradienst a hordozó fehérjék a stromából érkező fehérjék membránba való beillesztésére használják [37] [38] .

Pszeudociklikus transzport

A ferredoxinok halmazának nagyon aktív redukciójával az elektronjaik O 2 -re kerülnek, H 2 O képződésével (az úgynevezett Mehler-reakció ). Hasonló a ciklikus transzporthoz, mivel nem NADPH szintetizálódik , hanem csak ATP . A Mehler-reakció körülményei között azonban az ATP/ ADP arány nagyon magas, így a rendelkezésre álló ADP mennyiség nem elegendő az ATP szintézishez, és ennek következtében nagyon magas proton gradiens jön létre a tilakoid membránon keresztül. A reakció eredményeként az O 2 - · szuperoxid anion gyök keletkezik, amely a szuperoxid-diszmutáz enzim hatására O 2 és H 2 O 2 -dá, a peroxid pedig az aszkorbát-peroxidáz enzim hatására vízzé alakul. [6] .

A pszeudociklusos transzportban részt vevő másik enzim a kloroplaszt terminális oxidáz , amely homológ az alternatív növényi mitokondriális oxidázzal. A plasztokinonok medencéjét oxigénnel oxidálja, vizet képezve és hő formájában energiát disszipál [39] .

Lokalizáció a tilakoid membránban

A Photosystem I a stromális tilakoidokban (32%), valamint a grana marginális (36%) és végterületén (32%) található. Ez az elrendezés a felületi töltésének sűrűségéből és a más komplexek elektrosztatikus taszító erőiből adódik [40] .

A cianobaktériumokban és proklorofitákban az I. fotorendszer képes trimereket képezni . Ez hozzájárul az abszorpciós spektrum növekedéséhez nagy mélységekben, valamint a gerjesztési energia hatékonyabb újraelosztásához és a fénykárosodás elleni védelemhez [41] . Az eukariótákban az I. fotorendszer a H alegység jelenléte, valamint az L alegység mutációja miatt elvesztette ezt a képességét, amely eukarióták trimerizációja helyett nagy membrán fénygyűjtő komplexekkel lép kölcsönhatásba az L és G alegységek segítségével, amelyek nincsenek jelen a prokariótákban [42] .

Protein Ycf4

A tilakoid membránban található Ycf4 transzmembrán fehérje létfontosságú az I. fotorendszer működéséhez, részt vesz a komplex komponensek összeállításában, enélkül a fotoszintézis hatástalanná válik [43] .

A zöld kénbaktériumok és a PSI evolúciója

Molekuláris biológiai bizonyítékok arra utalnak, hogy a PSI valószínűleg a zöld kénbaktériumok fotorendszeréből fejlődött ki . A zöld kénbaktériumok, cianobaktériumok, algák és magasabb rendű növények reakcióközpontjai különböznek egymástól, de a hasonló funkciókat ellátó domének szerkezete hasonló [44] . Tehát mindhárom rendszerben a redoxpotenciál elegendő a ferredoxin redukálásához [44] . Mindhárom elektrontranszport lánc tartalmaz vas-kén fehérjéket [44] . Végül pedig mindhárom fotorendszer két hidrofób fehérje dimerje, amelyeken az integrált antenna redox központjai és pigmentjei vannak rögzítve [44] . A zöld kénbaktériumok fotorendszere viszont ugyanazokat a kofaktorokat tartalmazza , mint az I. fotorendszer elektrontranszport lánca [44] .

Galéria

Lásd még

Jegyzetek

  1. 1 2 3 4 5 Ermakov, 2005 , p. 173-175.
  2. 1 2 3 4 5 6 Fromme P., Mathis P. A fotorendszer feltárása I reakcióközpont: történelem, vagy sok  erőfeszítés összessége //  Drugs : folyóirat. - Adis International , 2004. - Vol. 80 , sz. 1-3 . - P. 109-124 . - doi : 10.1023/B:PRES.0000030657.88242.e1 . — PMID 16328814 . Az eredetiből archiválva : 2015. december 22.
  3. 1 2 Ermakov, 2005 , p. 121.
  4. Ravi Danielsson, Marjaana Suorsa, Virpi Paakkarinen, Per-Åke Albertsson, Stenbjörn Styring, Eva-Mari Aro és Fikret Mamedov. Dimeric and Monomer Organisation of Photosystem II  (angol)  // The Journal of Biological Chemistry  : folyóirat. - 2006. - május ( 281. sz.). - P. 14241-14249 . - doi : 10.1074/jbc.M600634200 .
  5. Saenger W., Jordan P., Krauss N. The assembly of protein subunits and cofactors in photosystem I   // Curr . Opin. Struktúra. Biol. : folyóirat. - 2002. - április ( 12. évf. , 2. sz.). - P. 244-254 . - doi : 10.1016/S0959-440X(02)00317-2 . — PMID 11959504 . Az eredetiből archiválva: 2018. november 4.
  6. 1 2 3 4 Strasburger, 2008 , p. 117.
  7. Golbeck JH A Photosystem I reakcióközpont komplex felépítése, funkciója és felépítése   // Biochim . Biophys. Acta : folyóirat. - 1987. - 1. évf. 895 , sz. 3 . - P. 167-204 . - doi : 10.1016/s0304-4173(87)80002-2 . — PMID 3333014 .
  8. HongQi Yu', Ingo Gortjohann, Yana Bukman, Craig Yolley', Devendra K. Chauhan, Alexander Melkozerov és Petra Fromme. Az I. és II. fotorendszer felépítése és funkciói  (határozatlan) . Archiválva az eredetiből 2017. január 1-jén.
  9. Jagannathan, Bharat; Golbeck, John. Photosynthesis:Microbial  (angol)  // Encyclopedia of Microbiology, 3rd Edition : könyv. - 2009. - P. 325-341 . - doi : 10.1016/B978-012373944-5.00352-7 .
  10. Heldt, 2011 , p. 99.
  11. Webber AN, Malkin R. A Photosystem I reakcióközpont fehérjék leucin cipzár motívumokat tartalmaznak. A dimerképzésben javasolt szerep  (angol)  // FEBS Lett. : folyóirat. - 1990. - május ( 264. évf . , 1. sz.). - P. 1-4 . - doi : 10.1016/0014-5793(90)80749-9 . — PMID 2186925 .
  12. Jagannathan, Bharat; Golbeck, John. Biológiai szimmetria megtörése membránfehérjékben: A PsaC aszimmetrikus orientációja a pszeudo-C2 szimmetrikus Photosystem I magon  (angolul)  // Cell. Mol. élet sci.  : folyóirat. - 2009. - 1. évf. 66 , sz. 7 . - P. 1257-1270 . - doi : 10.1007/s00018-009-8673-x .
  13. Jagannathan, Bharat; Golbeck, John. A PsaC és a PsaA/PsaB heterodimer közötti kötési interfész megértése a Photosystem I-ben  //  Biokémia : folyóirat. - 2009. - 1. évf. 48 . - P. 5405-5416 . - doi : 10.1021/bi900243f .
  14. Ermakov, 2005 , p. 157.
  15. EKT 3BQV . Hozzáférés időpontja: 2015. január 14. Az eredetiből archiválva : 2017. február 24.
  16. Frazão C., Sieker L., Sheldrick G., Lamzin V., LeGall J., Carrondo MA Ab initio structure solution of a dimer cytochrome c3 from Desulfovibrio gigas among disulfide bridges  //  J. Biol. inorg. Chem. : folyóirat. - 1999. - április ( 4. köt . 2. sz .). - 162-165 . o . - doi : 10.1007/s007750050299 . — PMID 10499086 . Archiválva : 2000. október 15.
  17. Hope AB Elektrontranszferek a citokróm f, a plasztocianin és a fotorendszer I között: kinetika és mechanizmusok   // Biochim . Biophys. Acta : folyóirat. - 2000. - január ( 1456. évf . , 1. sz.). - P. 5-26 . - doi : 10.1016/S0005-2728(99)00101-2 . — PMID 10611452 . Az eredetiből archiválva : 2017. augusztus 30.
  18. Zhang L1, McSpadden B., Pakrasi HB, Whitmarsh J. A citokróm c553 és a plasztocianin réz által közvetített szabályozása a Synechocystis 6803 cianobaktériumban  //  The Journal of Biological Chemistry  : Journal. - 1992. - szeptember ( 267. évf . , 27. sz.). - P. 19054-19059 . — PMID 1326543 . Archiválva az eredetiből 2017. szeptember 9-én.
  19. 1 2 Rutherford AW, Heathcote P. Primary Photochemistry in Photosystem-  I //  Drugs. - Adis International , 1985. - Vol. 6 , sz. 4 . - P. 295-316 . - doi : 10.1007/BF00054105 .
  20. 1 2 Zeiger, Eduardo; Taiz, Lincoln. Ch. 7: Téma 7.8: Photosystem I // Növényélettan  (határozatlan) . — 4. – Sunderland, Mass: Sinauer Associates, 2006. - ISBN 0-87893-856-7 .
  21. Shubin VV, Karapetyan NV, Krasnovsky AA A Photosystem   I pigment-fehérje komplexének molekuláris elrendezése // Gyógyszerek : folyóirat. - Adis International , 1986. - Vol. 9 , sz. 1-2 . - P. 3-12 . - doi : 10.1007/BF00029726 .
  22. 1 2 Itoh, Shigeru, Msayo Iwaki. A K1 - vitamin (filokinon) helyreállítja az éterrel extrahált spenót PS I részecskék FeS-központjainak forgalmát  // FEBS Lett  . : folyóirat. - 1989. - 1. évf. 243. sz . 1 . - P. 47-52 . - doi : 10.1016/0014-5793(89)81215-3 .
  23. Palace GP, Franke JE, Warden JT A filokinon kötelező elektronhordozó az I. fotorendszerben?  (angol)  // FEBS Lett. : folyóirat. - 1987. - május ( 215. évf. , 1. sz.). - P. 58-62 . - doi : 10.1016/0014-5793(87)80113-8 . — PMID 3552735 . Archiválva : 2019. május 4.
  24. 1 2 3 4 Vassiljev IR, Antonkine ML, Golbeck JH Vas-kén klaszterek I. típusú reakcióközpontokban  (angol)  // Biochim. Biophys. Acta : folyóirat. - 2001. - október ( 1507. évf . , 1-3. sz. ). - 139-160 . o . - doi : 10.1016/S0005-2728(01)00197-9 . — PMID 11687212 . Archiválva az eredetiből 2019. január 22-én.
  25. 1 2 Forti, Georgio, Paola Maria Giovanna Grubas. A ferredoxin és tilakoidok kölcsönhatásának két helye   // FEBS Lett . : folyóirat. - 1985. - 1. évf. 186. sz . 2 . - 149-152 . o . - doi : 10.1016/0014-5793(85)80698-0 .
  26. "A fotoszintetikus folyamat" Archivált másolat . Letöltve: 2009. május 5. Az eredetiből archiválva : 2009. február 19.
  27. Robert Lucinski, Volkmar H. R. Schmid, Stefan Jansson, Frank Klimmek. Lhca5 interakció a növényi fotorendszerrel I  //  FEBS levelek : folyóirat. - 2006. - 20. évf. 580 , sz. 27 . - P. 6485-6488 . - doi : 10.1016/j.febslet.2006.10.063 . Az eredetiből archiválva : 2015. szeptember 24.
  28. 1 2 Lianwei Peng, Hiroshi Yamamoto, Toshiharu Shikanai. A kloroplaszt NAD(P)H dehidrogenáz komplex szerkezete és biogenezise  (angol)  // Biochimica et Biophysica Acta (BBA): folyóirat. - 2011. - 20. évf. 1807 , sz. 8 . - P. 945-953 . doi : 10.1016 / j.bbabio.2010.10.015 . Archiválva az eredetiből 2022. május 6-án.
  29. Krendeleva T. E., Kukarskikh G. P., Timofeev K. N., Ivanov B. N., Rubin A. B. A ferredoxin-függő ciklikus elektrontranszport izolált tilakoidokban a ferredoxin-NADP-reduktáz részvételével megy végbe. Doklady akademii nauk, 2001. 379 (5): p. 1-4.
  30. Kovalenko I.B., Ustinin D.M., Grachev N.E., Krendeleva T.E., Kukarskikh G.P., Timofejev K.N., Riznichenko G.Yu., Grachev E.A., Rubin A.B. Az 1. fotorendszer körüli ciklikus elektrontranszport folyamatainak kísérleti és elméleti vizsgálata  // Biofizika: folyóirat. - 2003. - T. 48 , 4. sz . - S. 656-665 . Archiválva az eredetiből 2015. április 2-án.
  31. Cramer W.A.; Zhang H.; Yan j.; Kurisu G.; Smith JL. Transzmembrán forgalom a citokróm b6f komplexben  //  Annu Rev Biochem : folyóirat. - 2006. - 20. évf. 75 . - P. 769-790 . - doi : 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142756 . — PMID 16756511 .
  32. Cramer W.A.; Yan J.; Zhang H.; Kurisu G.; Smith JL. A citokróm b6f komplex szerkezete: új protéziscsoportok, Q-tér és a komplex összeállításának „hors d'oeuvres hipotézise”  //  Photosynth Res : Journal. - 2005. - 20. évf. 85 , sz. 1 . - 133-143 . o . - doi : 10.1007/s11120-004-2149-5 . — PMID 15977064 .
  33. Masakazu Iwai, Kenji Takizawa, Ryutaro Tokutsu, Akira Okamuro, Yuichiro Takahashi és Jun Minagawa. A fotoszintézis ciklikus elektronáramlását irányító megfoghatatlan szuperkomplex izolálása  //  Nature : Journal. - 2010. - április 22. ( 464. köt. ). - P. 1210-1213 . - doi : 10.1038/nature08885 .
  34. Hiroko Takahashi, Sophie Clowez, Francis-André Wollman, Olivier Vallon és Fabrice Rappaport. A ciklikus elektronáramlás redox-vezérelt, de független az állapotátmenettől  // Nature Communications  : Journal  . - Nature Publishing Group , 2013. - június 13. ( 4. köt. ). - doi : 10.1038/ncomms2954 .
  35. Lianwei Peng, Hideyuki Shimizu, Toshiharu Shikanai,. A kloroplaszt NAD(P)H dehidrogenáz komplex kölcsönhatásba lép az Arabidopsis I. fotorendszerrel  // J Biol Chem  .  : folyóirat. - 2008. - Vol. 283. sz . 50 . - P. 34873-34879. . - doi : 10.1074/jbc.M803207200 . Archiválva az eredetiből 2017. szeptember 9-én.
  36. Yamori W., Sakata N., Suzuki Y., Shikanai T., Makino A. Ciklikus elektronáramlás az I. fotorendszer körül a kloroplaszt NAD(P)H dehidrogenáz (NDH) komplexén keresztül jelentős élettani szerepet tölt be a fotoszintézis és a növénynövekedés során alacsony hőmérsékleten hőmérséklet a rizsben  (angol)  // Plant J. : folyóirat. - 2011. - 20. évf. 68 , sz. 6 . - P. 966-976 . - doi : 10.1111/j.1365-313X.2011.04747.x . Az eredetiből archiválva : 2014. december 29.
  37. Chaddock, A.M.; Mant, A.; Karnauchov, I.; Brink, S.; Herrmann, R. G.; Klösgen, R.B.; Robinson, C. Egy új típusú szignálpeptid: egy iker-arginin motívum központi szerepe a delta pH-függő tilakoid protein transzlokáz átvitelében  // EMBO  J. : folyóirat. - 1995. - 1. évf. 14 , sz. 12 . - P. 2715-2722 . — PMID 7796800 . Archiválva az eredetiből 2022. január 22-én.
  38. Kenneth Cline és Hiroki Mori. A thylakoid ΔpH-függő prekurzor fehérjék egy cpTatC-Hcf106 komplexhez kötődnek a Tha4-függő transzport előtt  // J Cell Biol  . : folyóirat. - 2001. - augusztus 20. ( 154. évf. , 4. sz.). - P. 719-730 . - doi : 10.1083/jcb.200105149 . Archiválva az eredetiből 2015. július 18-án.
  39. McDonald AE, Ivanov AG, Bode R., Maxwell DP, Rodermel SR, Hüner NP Rugalmasság a fotoszintetikus elektrontranszportban: a plastoquinol terminális oxidáz (PTOX  ) fiziológiai szerepe  // Biochim. Biophys. Acta : folyóirat. - 2011. - augusztus ( 1807. évf . , 8. sz.). - P. 954-967 . - doi : 10.1016/j.bbabio.2010.10.024 . — PMID 21056542 . Az eredetiből archiválva : 2015. szeptember 24.
  40. Ermakov, 2005 , p. 123.
  41. Navassard V. Karapetyan, Alfred R. Holzwarth, Matthias Rögner. A cianobaktériumok fotorendszer I trimere: molekuláris szerveződés, gerjesztési dinamika és élettani jelentősége  //  FEBS betűk : folyóirat. - 1999. - 1. évf. 460 , sz. 3 . - P. 395-400 . - doi : 10.1016/S0014-5793(99)01352-6 . Az eredetiből archiválva : 2022. január 20.
  42. Adam Ben-Shema, Felix Frolowb, Nathan Nelsona,. Az I. fotorendszer evolúciója – a szimmetriától a pszeudosimmetrián át az aszimmetriáig  //  FEBS betűk : folyóirat. - 2004. április 30. - 2004. évf. 565 , sz. 3 . - 274-280 . - doi : 10.1016/S0014-5793(04)00360-6 .
  43. Boudreau E., Takahashi Y., Lemieux C., Turmel M., Rochaix JD A Chlamydomonas reinhardtii kloroplaszt ycf3 és ycf4 nyitott leolvasási keretei szükségesek az I. fotorendszer komplex felhalmozásához  //  EMBO J : folyóirat. - 1997. - 1. évf. 16 , sz. 20 . - P. 6095-6104 . - doi : 10.1093/emboj/16.20.6095 . — PMID 9321389 . Archiválva az eredetiből 2016. március 7-én.
  44. 1 2 3 4 5 Lockau, Wolfgang, Wolfgang Nitschke. Photosystem I. és bakteriális megfelelői   // Physiologia Plantarum : folyóirat. - 1993. - 1. évf. 88 , sz. 2 . - P. 372-381 . - doi : 10.1111/j.1399-3054.1993.tb05512.x .

Irodalom

Linkek