細胞色素b-,6-f蛋白復合體中葉綠素a的性質和功能研究.pdf

1、細胞色素b6f蛋白復合體(Cytochrome b6f complex，Cyt b6f)是光合膜上參與光合作用原初反應過程的主要膜蛋白超分子復合體之一。萊茵衣藻和嗜熱藍細菌的Cyt b6f三維晶體結構均顯示，每Cyt b6f單體分子含有1分子Chlorophyl1 a(Chl a)，充分肯定了Chl a是Cyt b6f天然成分的觀點(Kurisuet a1,2003；Stroebel et al，2003)。研究表明不同來源的Cyt b

2、6f中Chla單線激發(fā)態(tài)壽命(或熒光壽命)并不一樣，多數(shù)的研究結果認為Cyt b6f中Chla單線激發(fā)態(tài)壽命只有200ps左右，但是也有Cyt b6f中Chla單線激發(fā)態(tài)壽命為～600ps的報道；而甲醇中游離Chl a的單線激發(fā)態(tài)壽命為4ns左右。針對Cyt b6f中Chla單線激發(fā)態(tài)壽命快速淬滅的現(xiàn)象，Dashdorj等(2005)根據(jù)晶體結構推測Cyt b6f中Chla單線激發(fā)態(tài)和鄰近的Cyt b6亞基上Tyr105殘基發(fā)生電子交換

3、傳遞，從而快速淬滅Chla單線激發(fā)態(tài)，減少了三線態(tài)Chl a和單線態(tài)氧的產(chǎn)生，并且認為這是Cyt b6f保護自身不受單線態(tài)氧破壞的一種機制，但是這一推測缺乏有力的證據(jù)。另外，Cyt b6f中Chla的功能仍然未知。本文以菠菜Cyt b6f為對象，結合多種實驗手段，測定了菠菜Cyt b6f中Chl a單線激發(fā)態(tài)壽命，并對復合體中Chl a單線激發(fā)態(tài)淬滅的機理進行了深入研究。此外，我們還對復合體中Chl a可能的功能進行了初步地探討。獲得了

4、如下的結果：
　　 1.針對不同來源的Cyt b6f中Chla單線激發(fā)態(tài)壽命(或熒光壽命)測定結果不同的報道，仔細分析了其中的原因，發(fā)現(xiàn)除了樣品來源的差異外，使用不同的去垢劑可能是一個不可忽視的因素。在實驗中，不同的研究者分別采用了十二烷基麥芽糖苷(n-Dodecylβ-D-maltoside，DDM，)和八烷基葡萄糖苷(n-Octylβ-D-glucopyranoside，β-OG)作為溶解樣品的去垢劑。因此，本文借助穩(wěn)態(tài)吸收

5、和穩(wěn)態(tài)熒光光譜、瞬態(tài)光散射技術，CD光譜和亞皮秒時間分辨吸收光譜等技術，分別研究了這兩種去垢劑對Cyt b6f結構和功能的不同影響。結果表明，DDM去垢劑能使Cyt b6f處于較好的分散體系中，其中血紅素和Chl a分子處于特定的蛋白環(huán)境中，不會導致Cyt b6f變性；而β-OG去垢劑會使Cytb6f產(chǎn)生聚合現(xiàn)象，其中的血紅素和Chl a與蛋白環(huán)境的相互作用減弱，和DDM相比其電子傳遞活性顯著降低，Chl a單線激發(fā)態(tài)壽命延長，Chl

6、a更容易被光破壞。通過這一工作，我們優(yōu)化和確定了Cyt b6f的溶解條件，為下面的研究工作打下了良好的基礎。
　　 2.利用Tyr的特異性修飾劑p-Nitrobenzenesulfonyl Fluoride(NBSF)對Cyt b6f樣品進行特性修飾，經(jīng)原子吸收譜、熒光譜、CD譜、質譜等方法對修飾后的樣品進行鑒定，并結合時間分辨飛秒吸收光譜技術，測得修飾后的樣品在660nm激發(fā)下Chla單線激發(fā)態(tài)壽命延長，從而在實驗上提供了Ty

7、r與淬滅Chla單線激發(fā)態(tài)有關的證據(jù)。但是對Cyt b6f中Chl a瞬態(tài)吸收圖譜仔細研究表明，菠菜Cyt b6f中Chl a單線激發(fā)態(tài)快速淬滅過程中并沒有發(fā)現(xiàn)Tyr與Chla之間發(fā)生電子傳遞時所形成的Chla·-。以上結果表明，Cyt b6f中Chl a單線激發(fā)態(tài)快速的淬滅確實和鄰近的Tyr105有關，但是與Dashdorj等提出的Chla單線激發(fā)態(tài)和Tyr105殘基發(fā)生了電子交換傳遞從而淬滅Chla單線激發(fā)態(tài)這一想法不符，關于這一問

8、題值得進一步深入研究。
　　 3.紅光和綠光對Cyt b6f照射，Cyt f可以被還原，并且紅光比綠光更容易使Cyt f還原，暗示Cyt f的還原與Chl a的關系密切，有可能是Chl a被激發(fā)后，其被激發(fā)的電子傳給Cyt f。對這一現(xiàn)象的進一步研究表明，Cyt b6f在光照條件下，Cyt f的還原與體系內C10-PQ庫的氧化還原狀況相關，氧化型的C10-PQ可能介導電子從Chla傳向Cyt f。由于在體內質體醌庫的氧化還原狀態(tài)

9、往往決定Cyt b6f的氧化還原狀態(tài)，而通過對Cyt b6f不同氧化和還原狀態(tài)的吸收譜和熒光譜的研究表明，氧化態(tài)和還原態(tài)的Cyt b6f中，Chl a與蛋白的結合狀態(tài)是有差異的。這些差異可能暗示著Chl a分子在行使其功能時與復合體的氧化還原狀態(tài)是有關系的。通過以上的結果，對Cyt b6f中Chl a可能的功能進行了假設。
　　 4.此外，我們還發(fā)現(xiàn)Cyt b6f具有明顯的過氧化物酶活性。在0.1 mol/L乙酸鈉緩沖液，pH3