Directed Modification of Reaction Centers from Purple Bacteria
Directed Modification of Reaction Centers from Purple Bacteria
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紫色细菌反应中心的定向修饰
DOI：
10.1007/978-1-4020-8815-5_18
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发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
18.9
通讯作者：
James P. Allen
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Joann C. Williams;James P. Allen
紫色细菌的反应中心形成了一个极好的测试系统，用于操纵电子转移参数。丰富的辅因子和电子转移反应为特定性质的定向修饰提供了机会。特别地，每个辅因子的能量可以通过相邻氨基酸残基的突变来选择性地改变。初始电子转移的起始点，细菌叶绿素二聚体，已被证明是非常有延展性的，允许能量和速率的大变化。大多数其他辅因子可以被交换或完全消除，从而允许相当大的途径改变。通过协调反应中心中的多个变化，光引发的电子转移途径可以被导向交替的末端，例如沿着辅因子的B分支而不是天然优选的A分支。广泛的电子转移的功能，如能量学，耦合，和蛋白质动力学的建模已被证实所观察到的变化后，修改的辅因子属性的反应特性。例如，几个电子转移反应的最大速率，通过应用马库斯理论在一系列突变体中的反应速率来确定，显示出与辅因子之间的距离相关。揭示蛋白质和辅因子之间密切相互作用的其他测量结果表明，蛋白质运动控制着初始电子转移的速率。因此，反应中心为理解控制电子转移的因素提供了一个自然且可修改的模板。
Reaction centers from purple bacteria form a superb test system for the manipulation of electron transfer parameters. The wealth of cofactors and electron transfer reactions provides opportunities for directed modification of specific properties. In particular, the energies of each cofactor can be selectively changed by mutations of neighboring amino acid residues. The starting point for the initial electron transfer, the bacteriochlorophyll dimer, has proven to be exceptionally malleable, allowing large changes in energetics and rates. Most of the other cofactors can be exchanged or eliminated entirely, permitting considerable alteration of pathways. By orchestrating multiple changes in the reaction center, the light-initiated electron transfer pathway can be directed towards alternate ends, for example down the B branch of cofactors rather than the naturally preferred A branch. Extensive modeling of features of electron transfer such as the energetics, the coupling, and the protein dynamics has been corroborated by observed changes in the characteristics of the reactions after modification of the cofactor properties. For example, the maximum rates for several electron transfer reactions, determined by application of Marcus theory to the rates of reactions in a range of mutants, show a correlation with the distance between the cofactors. Other measurements revealing the intimate interaction of the protein and cofactors show that protein motion controls the rate of the initial electron transfer. Thus the reaction center provides a natural and modifiable template for understanding the factors governing electron transfer.
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DOI：
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发表时间：
1990
期刊：
Biochimica et biophysica acta
影响因子：
--
作者：
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Warshel,A
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Allen,JP
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DOI：
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--
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Parson,WW
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通讯作者：
Schenck,C
DOI：
10.1126/science.2192455
发表时间：
1990
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Robles,SJ;Breton,J;Youvan,DC
通讯作者：
Youvan,DC