В тилакоидах цианобактерий, а также в других фотосинтезирующих организмах образование молекулярного кислорода с использованием энергии света осуществляет липид-пигмент-белковый комплекс, называемый фотосистемой II (ФСII). Кислород-выделяющий комплекс расположен в глубине люменальной части ФСII, и молекулам воды, чтобы попасть в активный центр, и молекулам диоксида, чтобы освободить активный центр фермента, необходимо преодолеть белковое окружение. Предыдущие исследования по выявлению кислородных и водных каналов в ФСII основаны либо на анализе полостей внутри ее статической структуры, либо на экспериментах по внедрению молекул благородных газов в кристаллы ФСII под давлением. Это позволило определить некоторые возможные пути выхода молекул, а также статические положения молекулярного кислорода. В данной работе проведено моделирование движения молекул воды и кислорода в транспортной системе ФСII методом молекулярной динамики. Разработана программа и предложены критерии для автоматизации процесса анализа молекулярно-динамических траекторий движения молекул внутри фотосистемы II.
фотосистема II, молекулярная динамика
1. Umena Y., Kawakami K., Shen J.R. [et al.] Crystal structure of oxygen-evolving photosystem II at a resolution of 1.9 Å. Nature, 2011, vol. 473, pp. 55-60.
2. Yano J., Yachandra V. Mn4Ca Cluster in Photosynthesis: Where and How Water is Oxidized to Dioxygen. Chem. Rev., 2014, vol. 114, pp. 4175-4205.
3. Gabdulhakov A., Guskov A. [et al.] Probing the Accessibility of the Mn4Ca Cluster in Photosystem II: Channels Calculation, Noble Gas Derivatization, and Cocrystallization with DMSO. Structure, 2009, vol. 17, pp. 1223-1234.
4. Ho F.M., Styring S. Access channels and methanol binding site to the CaMn4 cluster in Photosystem II based on solvent accessibility simulations, with implications for substrate water access. Biochim. Biophys. Acta - Bioenerg., 2008., vol. 1777, no. 2, pp. 140-153.
5. Murray J.W., Maghlaoui K., Kargul J. [et al.] Analysis of xenon binding to photosystem II by X-ray crystallography. Photosynth. Res., 2008, vol. 98, no. 1-3, pp. 523-527.
