Low-temperature pulsed EPR study at 34 GHz of the triplet states of the primary electron Donor P865 and the carotenoid in native and mutant bacterial reaction centers of Rhodobacter sphaeroides.
Low-temperature pulsed EPR study at 34 GHz of the triplet states of the primary electron Donor P865 and the carotenoid in native and mutant bacterial reaction centers of Rhodobacter sphaeroides.
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34 GHz 低温脉冲 EPR 研究球形红杆菌天然和突变细菌反应中心的初级电子供体 P865 和类胡萝卜素的三重态。
DOI：
10.1021/bi701593r
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发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
vanGastel,Maurice
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Marchanka,Aliaksandr;Paddock,Mark;Lubitz,Wolfgang;vanGastel,Maurice
细菌反应中心的光合电荷分离主要发生在沿着两个几乎对称的辅因子分支之一。本文报道了球形红细菌R-26.1，2.4.1和GD（M203）/AW（M260）和LH（M214）/AW（M260）两个双突变株反应中心叶绿素和类胡萝卜素色素三重态的低温EPR谱，研究了“A”和“B”分支的相对活性。三重态是由自由基对和系间交叉机制产生的，形成速率是各向异性的。前者对Rb起作用。sphaeroidesR-26.1，2.4.1和突变体GD（M203）/AW（M260）的电荷分离，并表明A-分支电荷分离在低至10 K的温度下进行。后一种机制，来自自旋极化和操作的突变LH（M214）/AW（M260），表明没有长寿命的自由基对直接激发的主要供体后形成，几乎没有电荷分离在B-分支发生在低温下。当温度升高到30 K以上时，观察到B分支电荷分离，其至多为A分支电荷分离的1%。在590 nm处直接激发B-分支的细菌脱镁叶绿素，可在10 K下诱导低产量的B-分支自由基对的形成。观察到类胡萝卜素三重态的形成。形成的速率取决于反应中心在磁场中的取向，并且是由单重态和三重态自由基对前体状态交换的振荡频率的磁场依赖性引起的。结合这些研究结果与文献数据提供了强有力的证据表明，热激活转移步骤的B-分支之间发生的主要捐助者，P865，和辅助细菌叶绿素，而这一步是无障碍的下至10 K沿着的A-分支。
The photosynthetic charge separation in bacterial reaction centers occurs predominantly along one of two nearly symmetric branches of cofactors. Low-temperature EPR spectra of the triplet states of the chlorophyll and carotenoid pigments in the reaction center ofRhodobacter sphaeroidesR-26.1, 2.4.1 and two double-mutants GD(M203)/AW(M260) and LH(M214)/AW(M260) have been recorded at 34 GHz to investigate the relative activities of the “A” and “B” branches. The triplet states are found to derive from radical pair and intersystem crossing mechanisms, and the rates of formation are anisotropic. The former mechanism is operative forRb. sphaeroidesR-26.1, 2.4.1, and mutant GD(M203)/AW(M260) and indicates that A-branch charge separation proceeds at temperatures down to 10 K. The latter mechanism, derived from the spin polarization and operative for mutant LH(M214)/AW(M260), indicates that no long-lived radical pairs are formed upon direct excitation of the primary donor and that virtually no charge separation at the B-branch occurs at low temperatures. When the temperature is raised above 30 K, B-branch charge separation is observed, which is at most 1% of A-branch charge separation. B-branch radical pair formation can be induced at 10 K with low yield bydirectexcitation of the bacteriopheophytin of the B-branch at 590 nm. The formation of a carotenoid triplet state is observed. The rate of formation depends on the orientation of the reaction center in the magnetic field and is caused by a magnetic field dependence of the oscillation frequency by which the singlet and triplet radical pair precursor states interchange. Combination of these findings with literature data provides strong evidence that the thermally activated transfer step on the B-branch occurs between the primary donor, P865, and the accessory bacteriochlorophyll, whereas this step is barrierless down to 10 K along the A-branch.
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