Protein/lipid kölcsönhatás a bakteriális fotoszintetikus reakciócentrumban

Szebényi Kornélia
III. biofizikus
Témavezető: Dr. Nagy László egyetemi docens
SZTE TTK Biofizikai Tanszék

Nem kétséges, hogy a fotoelektromos energiaátalakítás a fotoszintetikus rendszerekben napjaink egyik legfontosabb kutatási területe, több szempontból is; pl. 1) technika – napenergiahasznosítás hatásfokának növelése; 2) élelmiszertermelés – mezőgazdasági növények fotoszintetikus produktivitásának növelése; 3) ökológia – ökológiai rendszerek (bioszféra) energiaháztartásának egyensúlyban tartása a primer produkció révén.
A fényenergia kémiai energiává alakításának legelső lépései az ún. fotoszintetikus reakciócentrum fehérjében (RC) történnek. Az eddig vizsgálatok molekuláris szinten leginkább modellrendszereken (detergensmicellába ágyazott RC fehérjéken), valamint klasszikusan in vivo intakt növényeken történtek. Nagyon kevés adat áll rendelkezésünkre, amely megmagyarázná, hogy melyek azok a hatások, amelyek a molekuláris és a szervezetszintű funkciók közötti különbséget okozzák. Dolgozatomban azt mutatom be, hogy a biológiai membránt alkotó lipidek közül az anionos foszfatidilglicerol és a kardiolipin specifikusan kötődik a RC fehérjéhez, és a fény által kiváltott elektrontranszport kinetikáját és energetikáját specifikusan befolyásolja.
Eredményeink szerint a RC kinontípusú primer elektronakceptorának középponti potenciálját mindegyik lipid az in vivo rendszerben mért irányba tolja el. Az elektrontranszport sebességének hőmérsékletfüggése azt mutatja, hogy a töltésszétválasztás mind detergensben, mind pedig a membrán főkomponensét adó foszfatidilkolinban elsősorban az entalpia által vezérelt folyamat, míg foszfatidilglicerolban részben az entalpia, részben az entrópia által meghatározott. Ha a foszfatidilkolinnal együtt kardiolipint is tartalmaz a proteoliposzóma, az elektrontranszport kinetikája a 0-35 °C tartományban két fázisú. Az egyik komponens főképpen az entrópia által meghatározott, míg a másik komponensben mind az entrópia, mind az entalpia meghatározó szerepű.
Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy az általunk vizsgált lipidek fontos szerepet játszhatnak a fotoszintetikus energiaátalakítás in vivo paramétereinek (kinetika, energetika, hatékonyság, fiziológiai alkalmazkodóképesség) meghatározásában.