细胞色素b6f蛋白复合体的结构与功能色素的结构与功能及膜脂的作用

采用改进的的分离纯化方法从菠菜叶绿体中获得了纯度和活性、Chl a 和β-carotene含量较高的Cyt b6f制剂。利用吸收光谱、CD光谱和共振喇曼光谱对Cyt b6f蛋白复合体中的β-carotene分子的构型及构象进行了研究。结果表明，无论是结合在蛋白复合体上还是处于自由状态，该β-carotene都是一种特殊的9-顺式构型的分子;在蛋白复合体中，该9-顺式β-carotene存在于一种不对称的蛋白环境中，但从喇曼光谱中没有观察到构象扭曲现象。SDS处理前、后的荧光激发光谱和光破坏的研究表明Cyt b6f中的β-carotene不能有效地向Chl a传递光能，但对Chl a具有明显的光保护功能，因而说明β-carotene分子是Cyt b6f的天然结构和功能成分。根据这些实验结果和文献的有关报道，提出了β-carotene在Cyt b6f中可能的光保护机理模型，，即在Cyt b6f中，Chl a不是单线态氧的主要发生源，单线态氧主要由Rieske[Fe-s]中心产生，β-carotene不具有直接淬灭Chl a三线态的功能，其主要功能是作为抗氧化剂抵御Rieske[Fe-s]中心产生的单线态氧对Chl a的攻击，从而保护Cyt b6f中Chl a免受强光照射的破坏。 利用非变性凝胶电泳和硫酸铵沉淀对Chl a在Cyt b6f中的结合和解离现象进行了研究，观察到Chl a的解离与Rieske蛋白的解离及Cyt b6f复合体单体化的关系比较密切，膜脂能够有效地抵制这三个过程的发生，推测膜脂的作用位置位点可能位于Cyt b6f二聚体中两个单体之间的交界处。色素重组实验表明缺失Rieske[Fe-S]蛋白的Cyt b6f单体不能有效的和Chl a重组。 利用从菠菜叶绿体中分离纯化出的缺脂Cyt b6f与从菠菜类囊体分离纯化的膜脂进行体外重组，检测了不同膜脂对Cyt b6f催化电子传递活性的影响。结果表明：被检测的五种膜脂单半乳糖基甘油二酯（MGDG）、双半乳糖基甘油二酯 （DGDG），磷脂酰胆碱（PC），磷脂酰甘油（PG）和硫代异鼠李糖基甘油二酯（SQDG）对Cyt b6f催化电子传递的活性均有明显的促进作用，但促进的程度各不相同。不带电荷的MGDG和DGDG及分子整体呈电中性的PC对促进Cyt b6f催化电子传递的活性非常用效，最适条件下可分别使其活性提高89%、75%和77%;而带负电荷的PG和SQDG的活性促进作用则相对较弱，最适条件下仅可使其活性分别提高43%和26%。由此可见，膜脂对Cyt b6f活性的促进作用可能与这些膜脂分子的带电性质密切相关。