Presentations : Модельный анализ сигналов длительной индукции флуоресценции монокультур микроводорослей и цианобактерий с целью фенотипирования образцов

!	Поздравляем хозяина конференций в Дубне Владимира Васильевича Коренькова с 70-летием и желаем ему здоровья и творческих успехов!

Presentations

Модельный анализ сигналов длительной индукции флуоресценции монокультур микроводорослей и цианобактерий с целью фенотипирования образцов

Беляева Н.Е., Булычев А.А., Клементьев К.Е., Пащенко В.З., Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б.

natalmurav@yandex.ru

Особенности процессов фотосинтеза одноклеточных водных организмов связаны с отличиями структуры тилакоидных мембран (ТМ) клеток эукариотов (микроводоросли) и прокариотов (цианобактерии). Системы ТМ содержат одинаковые элементы электронно-транспортной цепи (ЭТЦ), но в отличие от водорослей, цианобактериальные ТМ включают взаимосвязанные компоненты ЭТЦ и дыхательной цепи (обзор [1]). Нами исследовалась кинетика сигналов индукции флуоресценции (ИФ), вызываемой светом в монокультурах микроводоросли Scenedesmus obliquus [2] и цианобактерии Synechocystis sp. PCC6803 [3]. Для клеток Scenedesmus отношение Fm/FO выше, чем для культуры Synechocystis, а при детекции кинетических фаз быстрого (до секунды) OJIP нарастания и медленного (до минут) PSMT спада ИФ величины амплитуд локальных экстремумов можно сопоставить с типом изучаемого образца. Особенно выражены кинетические отличия сигналов Scenedesmus и Synechocystis, вызываемые актиничным светом средней интенсивности 1200 мкмоль фотон м–2 с–1 при условии, что кривые ИФ, измерены от десятков микросекунд до минут. Анализ длительной ИФ в модели тилакоидной мембраны [2-5] основан на предположении, что пул пластохинонов/хинолов (PQ/PQH2) обеспечивает приток и отток электронов в компонентах ЭТЦ водоросли либо взаимосвязь потоков зарядов ЭТЦ и дыхательной цепи цианобактерий. При расчетах кинетики ИФ необходимо учесть регуляцию State transition – переходов состояний [1-3, 6]. В модели ТМ показано, что при освещении размер антенны, подвижной в мембране между фотосистемами 2 и 1, зависит от редокс состояния пула PQ/PQH2 – посредника потоков электронов (e-) в ЭТЦ. Возможный приток e- на PQ за счет дыхательной цепи в циановых Synechocystis проявляется в отличающемся паттерне кинетики индукции флуоресценции на временах более 10сек.

Литература.

1. Stirbet A, Lazár D, Papageorgiou GC, Govindjee (2019) Chlorophyll a fluorescence in cyanobacteria: relation to photosynthesis. In: Cyanobacteria: From Basic Science to Applications Mishra AK, Tiwari DN, Rai AN, eds. Academic Press, Elsevier, 79-130

2. Беляева НЕ, Булычев АА, Пащенко ВЗ, Клементьев КЕ, Ермаченко ПА, Конюхов ИВ, Ризниченко ГЮ, Рубин АБ (2022) Динамика процессов в тилакоидных мембранах водорослей in vivo, изучаемая в моделях фотосистемы II и тилакоида по измерениям индукции флуоресценции. Биофизика 67(5) 1-20

3. Belyaeva N, Bulychev A, Klementiev K, Paschenko V, Riznichenko G, Rubin A. (2020) Model quantification of the light-induced thylakoid membrane processes in Synechocystis sp. PCC 6803 in vivo and after exposure to radioactive irradiation. Photosynth Res 146(1):259-278

4. Belyaeva N, Bulychev A, Riznichenko G, Rubin A (2016) Photosynth Res 130:491–515

5. Belyaeva N, Bulychev A, Riznichenko G, Rubin A (2019) Analyzing …. chlorophyll a fluorescence and P700 absorbance changes. Photosynth Res 140:1-19

6. Elanskaya IV, Bulychev AA, Lukashev EP, Muronets EM (2021) Deficiency in flavodiiron protein Flv3 promotes cyclic electron flow and state transition under high light in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 BBA - Bioenergetics 1862 (2021) 148318

abstract in Russian (PDF)