Медленная конформационная динамика фотовозбужденных реакционных центров Rhodobacter sphaeroides при различных температурах

Abstract

Экспериментально изучена кинетика оптического поглощения реакционных центров (РЦ) (АЛ) при различных временах фотоактивации (от 1 до 400 с) и двух температурах (Т1 = 3 и Т2= 22 °С). Для кратковременной экспозиции (1 с) кинетика ΔА совпадает для «теплых» и «холодных» образцов. С увеличением времени экспозиции при Т2 = 22 °С РЦ успевают претерпеть существенные конформационные изменения и кинетика их темновой релаксации становится значительно медленнее, чем у «холодных» РЦ. При дальнейшем увеличении времени экспозиции (300 с) ситуация меняется на противоположную. Для качественного описания полученных результатов использовали обобщенные уравнения Фоккера-Планка для двухуровневой системы. В нашей модели учитывали температурную зависимость двух параметров: диффузии системы в профиле структурного потенциала и скорости переноса между акцепторами. Результаты компь­ютерного моделирования хорошо согласуются с экспериментальными результатами.

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

We experimentally investigated kinetics of the reaction centers (RCs) optical absorbance at the different exposition times (from 0.1 s to 400 s) of actinic light at two temperatures (T1 –3 °C and T2 – 22 °C). At short photoexcitation times (less 1 s) the optical absorbance kinetics under illumination and after turning it off was the same in both cold and warm samples. It is interesting that in the cold samples at the photoexcitation times 2 s–50 s the RCs possessing the slow recombination component have no time to be accumulated, and we observed a recombination kinetics faster than that in warm samples. However, with this time sufficiently long (> 300 s), the situation changes to opposite and the recombination kinetics of the cold samples becomes slower than that of the warm one. To describe qualitatively all the manifold of data obtained we used the general basic fokker-Planck-type equations for a two-level system. In our model we took into consideration the temperature dependence of two parameters: the system diffusion along structure potential and the rate of electron transfer between quinone acceptors. The results of the computer modeling of absorbance changes at different temperatures are in good agreement with the experimental data.