ИСТИНА

Важным аспектом фотосинтеза являются механизмы рассеивания избыточной энергии солнечного излучения, защищающие фотосинтетический аппарат от необратимых повреждений. Нефотохимическое тушение флуоресценции (НФТ), запускающееся при понижении pH внутри тилакоидов, является одним из таких механизмов, обеспечивая быстрый ответ на изменение внешних условий. В зеленых одноклеточных водорослях стрессовый пигмент-белковый комплекс LHCSR3, содержащий pH-чувствительный С-конец, осуществляет регуляцию НФТ. В недавней работе была осуществлена замена части аминокислотных остатков в основной фотоантенне зеленых растений LHCII на сенсорную часть LHCSR3. Такие модификации при знании молекулярных механизмов НФТ открывают путь к непосредственному управлению фотосинтезом в природных и искусственных фотоантеннах. В данной работе исследовано влияние pH-зависимых конформационных изменений в химерной антенне LHCII-SR на спектральные свойства и энергии экситонного взаимодействия между пигментами. Структура LHCII-SR реконструирована на основе известной первичной последовательности LHCSR3 и трехмерной структуры LCHII. Для поиска конформационных изменений, происходящих при понижении pH c 7.5 до 4.4, проведено моделирование молекулярной динамики для структур, содержащих аминокислотные остатки в соответствующих состояниях протонирования, определенных с использованием сервера PropKa. Моделирование спектральных свойств было проведено методом экситонных гамильтонианов. Матричные элементы гамильтониана были рассчитаны в рамках QM/MM подхода; описание пигментов антенны проведено с помощью метода TDDFT, белка — с помощью поляризующегося силового поля AMBER02. Для моделирования гомогенного вклада в уширения спектральных линий была использована теория Редфилда, а негомогенного — нормально распределенный случайный сдвиг диагональных элементов гамильтониана.