- Tytuł:
-
Badanie mechanizmu powstawania SQ-FeS w miejscu katalitycznym Qo cytochromu bc1 w układzie chromatoforów izolowanych z bakterii Rhodobacter capsulatus
Study of mechanism of generation of the SQ-FeS state at the catalytic Qo site of cytochrome bc1 in chromatophore membranes isolated from Rhodobacter capsulatus - Autorzy:
- Wolska, Małgorzata
- Opis:
-
As a result of ubihydroquinone (QH2) oxidation at the catalytic Qo site of cytochrome bc1, electrons are transferred from QH2 to two separate cofactor chains, which involves a formation of an intermediate – semiquinone (SQo). Recent studies show the presence of the EPR transitions of SQo spin-coupled to the reduced Rieske cluster (SQ-FeS) generated in antimycin-inhibited cytochrome bc1 under non-equilibrium conditions.SQ-FeS signal can also observed in light-activated chromatophore membranes from Rhodobacter capsulatus, used in presented paper as a model system to study a mechanism of generation of the SQ-FeS state. This state is relatively stable, which was proven in experiments on kinetics of growth and decay of the SQ-FeS signal described here. The main objective of this thesis was to determine a mechanism of electron transfer leading to the formation of SQ-FeS. Presented results suggest, that SQ-FeS state is generated in semireverse reaction (one-electron reduction of ubiquinone by heme bL), however free semiquinone (SQo) can also be a product of semiforward reaction (electron transfer from ubiquinol to Rieske cluster). Moreover, it was confirmed that redox potentials of Q/SQ and SQ/QH2 couples increase along with redox potential of heme bH, but are also limited by the reduction level of the membranous ubiquinone pool. Additionally, an effect of isolation conditions of chromatophore membranes and optical density of sample on efficiency of SQ-FeS formation was studied. Decrease in available substrate caused by an incorrect sample preparation or insufficient light-activation of reaction center impairs catalytic activity of cytochrome bc1 and as a result the SQ-FeS state was not generated. Results presented in this paper provide insights into mechanism of the generation and properties of the SQ-FeS state, thereby contributing to knowledge about catalytic action of cytochrome bc1.
W wyniku reakcji bifurkacji zachodzącej w miejscu katalitycznym Qo cytochromu bc1 dochodzi do transferu elektronów z cząsteczki ubichinolu na dwa oddzielne łańcuchy kofaktorów, przez co w miejscu tym powstaje produkt pośredni – semichinon (SQo). Najnowsze badania udowodniły, że w izolowanym cytochromie bc1 inhibowanym antymycyną, w warunkach nierównowagowych obserwuje się sygnał EPR pochodzący od SQo sprzężonego spin-spin wymiennie ze zredukowanym klastrem Rieskego (SQ-FeS). SQ-FeS wygenerowany może zostać także w układzie aktywowanych światłem chromatoforów pochodzących z bakterii Rhodobacter capsulatus, które wykorzystano w przedstawionej pracy jako układ modelowy do badań mechanizmu powstawania tego stanu. Stan ten wykazuje stosunkowo dużą stabilność, co znalazło potwierdzenie w eksperymentach kinetyki wzrostu i zaniku sygnału SQ-FeS przedstawionych w niniejszej pracy. Głównym celem pracy było zbadanie mechanizmu transferu elektronów prowadzącego do powstania SQ-FeS. Uzyskane wyniki sugerują, że SQ-FeS powstaje na skutek reakcji semireverse, czyli jednoelektronowej redukcji ubichinonu przez hem bL, ale niewykluczone jest, że wolny semichinon (SQo) powstaje także w reakcji semiforward, czyli przeniesienia elektronu z ubichinolu na klaster żelazowo-siarkowy. Ponadto wykazano, że potencjały par Q/SQ i SQ/QH2 wzrastają wraz ze wzrostem potencjału redoks hemu bH, ale są także ograniczone ze względu na stopień redukcji puli ubichinonów. Kolejnym przedmiotem badań był wpływ warunków izolacji chromatoforów oraz gęstości optycznej próbki na wydajność powstawania SQ-FeS. Obniżenie ilości dostępnego substratu poprzez nieprawidłowe przygotowanie próbek lub niewystarczającą aktywację świetlną układu spowalnia katalityczne działanie cytochromu bc1, przez co stan SQ-FeS nie powstaje. Wyniki przedstawione w niniejszej pracy pozwalają na wgląd w mechanizm generacji oraz właściwości stanu SQ-FeS, a tym samym poszerzają wiedzę na temat funkcjonowania cytochromu bc1. - Dostawca treści:
- Repozytorium Uniwersytetu Jagiellońskiego
Inne