Москва, г. Москва и Московская область, Россия
В настоящем сообщении представлены результаты теоретических исследований, посвященных математическому описанию фотосинтетического транспорта электронов, протонного переноса и синтеза АТР в рамках разработанной нами обобщенной математической модели световых стадий оксигенного фотосинтеза. Модель учитывает ключевые стадии электронного транспорта и протонного переноса в хлоропластах, сопряженного с синтезом АТP, а также процессы регуляции световых стадий фотосинтеза в хлоропластах высших растений и в клетках цианобактерий. Одной из особенностей нашей модели является то, что в ней рассматриваются функционирование как фотосинтетической, так и дыхательной цепи электронного транспорта. Анализ численных экспериментов позволил выделить факторы, ответственные за появление сложной многофазной кинетики электронного транспорта в зависимости от структурных особенностей фотосинтетического аппарата и условий работы фотосинтетического аппарата (латеральная гетерогенность тилакоидных мембран, наличие альтернативных путей переноса электрона, варьирование газового состава среды и интенсивности света).
фотосинтез, электронный и протонный транспорт, математическое моделирование
1. Blankenship R.E. Molecular Mechanisms of Photosynthesis. Blackwell Science Inc, Malden. 2002.
2. Rubin A., Riznichenko G. Mathematical Biophysics. Series: Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering, XV. 2014.
3. Tikhonov A.N. Modeling electron and proton transport in chloroplasts. In: Chloroplasts. Current research and future trends. Ed. Kirchhoff H. Poole: Caister Acad. Press, 2016, pp. 101-134.
4. Tikhonov A.N., Vershubskii A.V. Computer modeling of electron and proton transport in chloroplasts. Biosystems, 2014, vol. 121, pp. 1-21.
5. Vershubskii A.V., Nevyantsev S.V., Tikhonov A.N. Modeling of Electron and Proton Transport in Chloroplast Membranes with Regard to Thioredoxin-Dependent Activation of the Calvin-Benson Cycle and ATP Synthase. Biochemistry (Moscow) Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, 2018, vol. 12, pp. 287-302.
6. Vershubskii A.V., Mishanin V.I., Tikhonov A.N. Modeling of the photosynthetic electron transport regulation in cyanobacteria. Biochemistry (Moscow) Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, 2014, vol. 8, pp. 262-278.
7. Vershubskii A.V., Trubitsin B.V., Priklonskii V.I., Tikhonov A.N. Lateral heterogeneity of the proton potential along the thylakoid membranes of chloroplasts. Biochim. Biophys. Acta, 2017, vol. 1859, pp. 388-401.
8. Trubitsin B.V., Vershubskii A.V., Priklonskii V.I., Tikhonov A.N. Short-term regulation and alternative pathways of photosynthetic electron transport in Hibiscus rosa-sinensis leaves. J. Photochem. Photobiol. B, 2015, vol. 152, pp. 400-415.
9. Kuvykin I.V., Ptushenko V.V., Vershubskii A.V., Tikhonov A.N. Regulation of electron transport in C3 plant chloroplasts in situ and in silico. Short-term effects of atmospheric СО2 and О2. Biochim. Biophys. Acta, 2011, vol. 1807, pp. 336-347.
10. Vershubskii A.V., Kuvykin I.V., Priklonskii V.I., Tikhonov A.N. Functional and topological aspects of pH-dependent regulation of electron and proton transport in chloroplasts in silico. BioSystems, 2011, vol. 103, pp. 164-179.
11. Tikhonov A.N. Induction events and short-term regulation of electron transport in chloroplasts: An overview. Photosynth Res., 2015, vol. 125, pp. 65-94
12. Tikhonov A.N. pH-Dependent regulation of electron transport and ATP synthesis in chloroplasts. Photosynth. Res., 2013, vol. 116, pp. 511-534.
13. Вершубский А.В., Тихонов А.Н. рН-зависимая регуляция электронного и протонного транспорта в хлоропластах in situ и in silico. Биологические мембраны, 2019, т. 36, № 4, с. 242-254. [Vershubskii A.V., Tihonov A.N. pH-dependent regulation of electron and proton transport in chloroplasts in situ and in silico. Biologicheskie membrany, 2019, vol. 36, no. 4, pp. 242-254. (In Russ.)]
14. Вершубский А.В., Тихонов А.Н. Электронный транспорт и трансмембранный перенос протонов в фотосинтетических системах оксигенного типа in silico. Биофизика, 2013, т. 58, № 1, с. 75-89. [Vershubskii A.V., Tikhonov A.N. Electron transport and transmembrane proton transfer in photosynthetic systems of oxygenic type in silico. Biophysics, 2013, vol. 58, pp. 60-71.]
