Structural effects on epimerization of bacteriochlorophyll a and chlorophyll a revealed using 3-acetyl chlorophyll a
Structural effects on epimerization of bacteriochlorophyll a and chlorophyll a revealed using 3-acetyl chlorophyll a
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使用 3-乙酰叶绿素 a 揭示对细菌叶绿素 a 和叶绿素 a 差向异构化的结构影响
DOI：
10.1142/s1088424620500054
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发表时间：
2020
影响因子：
1.5
通讯作者：
Nakagawa Shiori
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Saga Yoshitaka;Nakagawa Shiori
叶绿素（Chl）和细菌叶绿素（BChl）是光合作用中重要的环状四吡咯类色素，它们的外环五元E环上通常含有一个手性中心。尽管（B）Chl色素的差向异构体（引发型）在光合生物中很少存在，但它们在光合反应中心复合体中起着关键作用。（B）Chl色素在体内的差向异构化机制尚未阐明。结构对（B）Chl差向异构化反应物理化学性质的影响为解决这个问题提供了有用的信息。我们分析了三种色素，BChl，Chl和3-乙酰Chl的差向异构化，以阐明负责差向异构化反应的结构因素。我们比较了三种色素的差向异构化动力学，并得出结论，细菌绿素骨架（7，8，17，18-四氢卟啉）显着延迟差向异构化动力学。因此，尽管存在加速差向异构化的吸电子3-乙酰基，BChlex抑制比Chlin慢的差向异构化动力学。与（B）Chl分子对差向异构化动力学的大的结构效应相反，三种色素的差向异构化平衡时的热力学性质几乎不受其分子结构的影响。本研究还表明，半合成的色素，3-乙酰叶绿素，是适当的比较分析的结构效应的BChland Chlon他们的物理化学性质。
Chlorophyll (Chl) and bacteriochlorophyll (BChl) pigments, which are crucial cyclic tetrapyrroles in photosynthesis, generally have a chiral center in their exo-cyclic five-membered E-ring. Although-epimers (primed-type) of (B)Chl pigments are rarely present in photosynthetic organisms, they play key roles in photosynthetic reaction center complexes. The epimerization mechanism of (B)Chl pigmentsin vivohas not been unraveled. The structural effects on the physicochemical properties of (B)Chl epimerization reactions provide useful information to tackle this question. We analyzed epimerization of three pigments, BChl, Chl, and 3-acetyl Chl, to elucidate the structural factors that are responsible for epimerization reactions. We compared the epimerization kinetics of the three pigments and concluded that the bacteriochlorin skeleton (7,8,17,18-tetrahydroporphyrin) significantly retarded the epimerization kinetics. Thus, BChlexhibited slower epimerization kinetics than Chlin spite of the presence of the electron-withdrawing 3-acetyl group that accelerates epimerization. In contrast to the large structural effects of (B)Chl molecules on epimerization kinetics, the thermodynamic properties at equilibrium in the epimerization of the three pigments were barely influenced by their molecular structures. This study also demonstrates that a semi-synthetic pigment, 3-acetyl Chl, is appropriate for comparative analyses of the structural effects of BChland Chlon their physicochemical properties.
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