ИСТИНА

Моделирование фотосинтетических центров

Совместный проект с лабораторией профессора Химического факультета Народного университета Китая (Department of Chemistry, Renmin University of China) Ж.-П. Чжана (Jian-Ping Zhang), представляющий исследование структуры, свойств и функций важнейших компонентов фотосинтетических центров на примере комплекса реакционного центра (RC) и светособирающей антенны (LH1) термофильной бактерии Thermochromatium tepidum. Задачей российской группы является развитие и применение современных методов компьютерного молекулярного моделирования, задачей китайской группы – применение экспериментальных спектральных методов. В 2014 г. участниками данного проекта были впервые опубликованы результаты по полноатомной трехмерной структуре комплекса RC-LH1, полученные методами молекулярного моделирования. Независимо от нашей работы в 2014 г. были опубликованы результаты первой расшифровки кристаллической структуры этого же комплекса с разрешением 3.0 Å группой японских исследователей. На этапе 2015 г. была построена новая полноатомная трехмерная модельная структура комплекса LH1-RC внутри липидной мембраны на основе координат тяжелых атомов кристаллографической структуры LH1-RC. Основное внимание было уделено характеризации мест захвата ионов кальция С-концевыми участками пептидных спиралей между различными субъединицами антенны LH1. По данным расчетов методами молекулярной динамики белкового комплекса внутри мембраны и в водном растворе координационные сферы кальция имеют другие характеристики, нежели в плотноупакованных кристаллических структурах. Энергии возбуждения хромофорных молекул бактериохлорофилла (BChl) в составе фотосинтетического бактериального светособирающего комплекса LH1 Thermochromatium tepidum рассчитаны в рамках зависящей от времени теории функционала плотности на основе метода фрагментных молекулярных орбиталей (FMO-TDDFT). Результаты коррелируют с эмпирическими оценками максимума полосы поглощения Qy, а также с наблюдаемым красным сдвигом полосы при связывании кальция.