ИСТИНА

Своеобразный пигментный состав фотосинтетического аппарата цианобактерии Acaryochloris marina привлекает исследователей с момента открытия этого вида в 1996 году [1]. В отличие от большинства известных фотосинтезирующих организмов преобладающим пигментом в фотосистеме 1 (ФС1) A. marina является хлорофилл d (Chl d). Спектр поглощения Chl d сдвинут относительно хлорофилла а (Chl а) в длинноволновую область почти на 30 нм. Это позволяет A. marina использовать для фотосинтеза дальний красный свет. Исследование фотохимического преобразования энергии в реакционных центрах (РЦ) ФС1 из A. marina показало, что здесь в роли специальной пары выступает димер молекул Chl d с максимумом поглощения при 740 нм (Р740) [2]. Это ведет к снижению энергии возбужденного состояния на ~0.09 эВ, а значит, ожидается уменьшение движущей силы реакций разделения и стабилизации зарядов по сравнению с классической ФС1. Исследование структуры ФС1 из A. marina [3] показало, что вместо молекул Chl а в сайтах eC2 присутствуют молекулы Chl d, а в сайтах eC3 молекулы феофитина а (Pheo a). Столь необычная для ФС1 структура должна, по всей видимости, компенсировать потерю энергии, но точные кинетические и термодинамические характеристики первичных реакций не определены. Особенности структуры ФС1 из A. marina определяют возможность спектроскопического исследования этих реакций: полоса QY в спектре Pheo a имеет максимум около 680 нм, а электронные переходы Chl d антенны и РЦ происходят в диапазоне 700–740 нм. Таким образом, в спектре ФС1 из A. marina присутствует спектральная метка, по времени появления которой можно судить о кинетике фотохимических реакций. Методом абсорбционной спектроскопии возбуждение-зондирование на выделенных комплексах ФС1 из A. marina мы исследовали индуцированные лазерной вспышкой (630 и 740 нм) спектральные изменения в диапазоне 400– 800 нм на временах 0,1 – 500 пс [4]. В полученных спектрально-временных матрицах четко проявились полосы поглощения Р740+ (470 нм) и выцветания Pheoa3– (682 нм). Математический анализ кинетики этих полос позволил достоверно установить, что первичная ион-радикальная пара в ФС1 из A. marina – это P740+Chld2– , которая находится в быстром равновесии со следующей, стабильной, парой P740+Pheoa3– . Константы равновесия этих реакций составляют 3.7 и 3.1, соответственно. Таким образом, свободная энергия образования стабильной пары P740+Pheoa3– составляет всего 63 мВ. 1. Miyashita et al., Nature 383, 402 (1996) 2. Hu et al., PNAS 95, 13319–13323 (2017) 3. Hamaguchi et al., Nat. Commun. 12, 1 – 10 (2021) 5. Petrova et al., BBA – Bioenerg. 1864, 148984 (2023) Работа выполнена при поддержке фонда РНФ (грант № 21-74-10085)