ИСТИНА

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Биологический ф-т, каф. Биофизики, Россия, 119992, Москва, Ленинские горы, МГУ, Тел. (495)9390289, e-mail: alex.diakonova@gmail.com Производство биоводорода является важной биотехнологической задачей. Некоторые организмы, включая зеленые водоросли, содержат фермент гидрогеназу, способный восстанавливать протоны до молекулярного водорода. Гидрогеназа получает электроны от белка ферредоксина – конечного акцептора электрон-транспортной цепи фотосинтеза. Помимо гидрогеназы ферредоксин также взаимодействует с другими белками, в первую очередь с ферредоксин-НАДФ+-редуктазой, восстанавливающей НАДФ+ для цикла Кальвина. Нашей задачей было изучение процесса переключения электронного потока ферредоксина между ФНР и гидрогеназой в зависимости от условий среды. Мы использовали метод прямого многочастичного моделирования. В данном методе отдельные молекулы движутся за счет воздействия броуновской силы и электростатических сил, создаваемых соседними молекулами и растворителем. Мы создали три модели взаимодействия белков: парные модели образования комплексов Фд-ФНР и Фд-гидрогеназа и тройную модель конкуренции ФНР и гидрогеназы за ферредоксин. Из эксперимента известно, что pH стромы хлоропластов в темноте составляет около 6, а на свету увеличивается до 8-8,5, и потенциально данный процесс может влиять на взаимодействие белков друг с другом. На модели мы показали, что константа скорости взаимодействия ферредоксина и ФНР постоянна в широком диапазоне pH. Таким образом, мы предполагаем, что активность ФНР не регулируется изменением pH в строме. С другой стороны, константа скорости образования комплекса Фд-гидрогеназа значительно зависит от pH: в границах 7-9 единиц pH она возрастает в три раза. Казалось бы, поскольку гидрогеназа восстанавливает протоны, ее активность должна быть выше при кислом pH. По-видимому, регуляция сродства гидрогеназы к ее реакционным партнерам (H+ и Фд) осуществляется посредством изменения электростатических свойств белков. В темноте гидрогеназа неактивна, а на свету она активируется и взаимодействует с Фд и H+. Таким образом, в хлоропластах pH регулирует скорость производства водорода через изменение сродства гидрогеназы и ферредоксина.