| 1 |
1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. |
Анализ разнонаправленных электронных потоков в микроводорослях при производстве водорода |
| Результаты этапа: Выполнены эксперименты по изучению влияния серного и магниевого голодания на характеристики фотосинтеза и фотопродукцию водорода в суспензионной и иммобилизованной культуре микроводорослей. Показано, что основной особенностью магниевого голодания является сохранение функционального состояния световых реакций фотосинтеза, в частности, активности ФС2 в анаэробной фазе продукции водорода, что влияет на продолжительность выделения водорода. Выполнен мониторинг функциональной активности ФС2 в голодающей по сере культуре микроводорослей путем измерения кинетических кривых индукции и затухания флуоресценции хлорофилла непосредственно в биореакторе без нарушения физиологического состояния клеток. Методом мультиэкспоненциального анализа проведен динамический анализ изменения компонентного состава индукционных OJIP кривых и кривых затухания флуоресценции хлорофилла в процессе голодания. Для описания процессов первичных реакций фотосинтеза в условиях минерального голодания разработана модель с использованием метода Монте-Карло. С помощью модели воспроизведены экспериментальные кинетики индукции ФХ и редокс превращений пигмента Р700 в ФС1 в оптимальных и специфических условиях. Модель выявила роль циклического электронного транспорта вокруг фотосистемы 1 и электронного транспорта на кислород в формировании кинетики индукции ФХ и редокс превращений пигмента Р700 в ФС1 в условиях голодания по сере и магнию. С целью изучения механизмов конкуренции ФНР и гидрогеназы за акцептирующий электроны с Фотосистемы 1 ферредоксин выполнены компьютерные эксперименты по моделированию взаимодействия этих белков с использованием многочастичной броуновской динамики. Методом кластерного анализа охарактеризованы этапы образования диффузионно-столкновительных комплексов двух пар электрон-транспортных белков: ферредоксина c гидрогеназой из Chlamydomonas reinhardtii и ферредоксин-НАДФ+ редуктазой (ФНР). |
| 2 |
1 января 2018 г.-15 декабря 2018 г. |
Анализ разнонаправленных электронных потоков в микроводорослях при производстве водорода |
| Результаты этапа: Для изучения ростовых характеристик культуры и углеродного метаболизма водород-выделяющих микроводорослей проводили измерения содержания хлорофилла и крахмала, а также фотосинтетических характеристик (эффективность фотохимического преобразования энергии в ФС2, интенсивности нефотохимического тушения) и жизнеспособности культуры (соотношение между живыми и мертвыми клетками в культуре) в клетках микроводорослей C. reinhardtii дикого типа cc425 и мутанта HydEF без гидрогеназной активности на разных стадиях инкубации на среде без серы. Полученные результаты указывают на роль гидрогеназной реакции в качестве механизма адаптации клеток микроводорослей к анаэробной стадии минерального голодания. Идентификация параметров Монте Карло модели первичных процессов фотосинтеза по экспериментальным данным подтвердила наличие большого числа закрытых реакционных центров и деградацию механизма нефотохимического тушения у клеток мутанта. Методом мультиэкспоненциальной аппроксимации (МЭА) проведен анализ нарастающего участка индукционных кривых для разных стадий голодания по сере для клеток дикого типа и мутантов по гидрогеназе HydEF. Показано, что как у дикого типа, так и у мутанта происходит значительное снижение активности темновых стадий фотосинтеза, однако за счет активности гидрогеназы у дикого типа сохраняется активность первичных процессов фотосинтеза, что позволяет голодающим по сере клеткам дольше сохранять жизнеспособность в анаэробных условиях. Методами молекулярной и броуновской динамики проведен сравнительный анализ структур и механизмов взаимодействия акцепторных компонентов из различных организмов, включая водород-выделяющие водоросли Chlamydomonas reinhardtii. Исследование основанного на геометрии и электростатических свойствах сродства белков ферредоксинов и ФНР показало, что ферредоксины зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii отличаются высокой специфичностью по отношению к ФНР. Молекулярная динамика комплекса ферредоксина и ФНР демонстрирует отдаление белков друг от друга. По-видимому, существование стабильного комплекса возможно лишь в присутствии третьего участника электронного транспорта НАДФ+. |
| 3 |
1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. |
Анализ разнонаправленных электронных потоков в микроводорослях при производстве водорода |
| Результаты этапа: |
