Исследование кинетики переноса электронов между редокс-кофакторами в фотосистеме 1 методами высокочастотной ЭПР-спектроскопии

С помощью высокочастотной импульсной ЭПР-спектроскопии в Q-диапазоне при криогенных температурах впервые одновременно исследованы кинетики редокс-превращений первичного донора электрона ${\mathrm{Р}}_{700}^{+}$ и хинонного акцептора ${\mathrm{А}}_1^{-}$ в различных комплексах фотосистемы 1 (ФС 1) из цианобактерий Synechocystis sp. PCC 6803 во временном диапазоне 200 мкс – 10 мс. В комплексах А₁-core ФС 1, не содержащих железо-серных (4Fe4S) кластеров, кинетики исчезновения сигналов ${\mathrm{А}}_1^{-}$ и ${\mathrm{Р}}_{700}^{+}$ при температуре 100 К совпадали и имели характерное время τ ≈ 500 мкс, обусловленное рекомбинацией зарядов в ион-радикальной паре ${\mathrm{Р}}_{700}^{+}$_{${\mathrm{А}}_1^{-}$A} в ветви редокс-кофакторов А. Кинетика обратного переноса электрона с ${\mathrm{А}}_1^{-}$_В на ${\mathrm{Р}}_{700}^{+}$ в ветви редокс-кофакторов В с τ < 100 мкс не могла быть зарегистрирована в связи с временными ограничениями метода. В нативных комплексах ФС 1, содержащих полный набор редокс-кофакторов, и в комплексах F_X-core, содержащих 4Fe4S-кластер F_X, кинетика сигнала ${\mathrm{А}}_1^{-}$ была существенно быстрее, чем сигнала ${\mathrm{Р}}_{700}^{+}$. Исчезновение сигнала ${\mathrm{А}}_1^{-}$ имело характерное время 280–350 мкс; было предположено, что, помимо обратного переноса электрона с ${\mathrm{А}}_1^{-}$_А на ${\mathrm{Р}}_{700}^{+}$ с τ ≈ 500 мкс, в его кинетику вносит вклад прямой перенос электрона с ${\mathrm{А}}_1^{-}$_А на 4Fe4S-кластер F_X, замедлившийся до 150–200 мкс. В кинетике восстановления ${\mathrm{Р}}_{700}^{+}$ можно было выделить компоненты, обусловленные обратным переносом электрона с ${\mathrm{А}}_1^{-}$ (τ ≈ 500 мкс) и с 4Fe4S-кластеров (τ = 1 мс для F_X-core и τ > 5 мс для нативных комплексов). Эти результаты качественно согласуются с данными по кинетике восстановления ${\mathrm{Р}}_{700}^{+}$, полученными ранее с помощью импульсной абсорбционной спектрометрии при криогенных температурах.