Каротиноиды светособирающих комплексов пурпурной серной бактерии Ectothiorhodospira haloalkaliphila тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.04, кандидат наук Ашихмин, Александр Александрович

• Ашихмин, Александр Александрович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Ашихмин, Александр Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФОТОТРОФНЫХ ПУРПУРНЫХ БАКТЕРИЙ

1.2 ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ ПУРПУРНЫХ БАКТЕРИЙ: БХЛ И КАРОТИНОИДЫ

1.2.1 БХл а: структура, функции и биосинтез

1.2.2 Каротиноиды: структура, функции и биосинтез

1.3 ПБК ПУРПУРНЫХ БАКТЕРИЙ

1.3.1 Реакционный центр

1.3.2 Комплекс ЬШ-ЯС

1.3.3 Комплекс ЬН2

1.3.4 Сборка ПБК у пурпурных бактерий

1.3.5 Получение бескаротиноидных ПБК

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 КУЛЬТИВИРОВАНИЕ БАКТЕРИЙ

2.2 ВЫДЕЛЕНИЕ МЕМБРАН И ПБК

2.3 СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.4 ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ

2.5 АНАЛИЗ ПИГМЕНТНОГО СОСТАВА

2.6 ВСТРАИВАНИЕ КАРОТИНОИДОВ В ДФА-КОМПЛЕКСЫ ИЗ Ес1. Ьа1оа1каНрЫ1а

2.7 НАГРЕВАНИЕ

2.8 ОБЛУЧЕНИЕ СИНЕ-ЗЕЛЕНЫМ СВЕТОМ

2.9 ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА НА КОМПЛЕКСЫ ЬН2

2.10 ОБРАБОТКА КОМПЛЕКСОВ ТРИТОНОМ Х-100, ДС-ЫА И АЦЕТОНОМ

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 ПОЛУЧЕНИЕ ОБРАЗЦОВ Ес1 Ыоа1каИрМ1а С ИНГИБИРОВАННЫМ БИОСИНТЕЗОМ КАРОТИНОИДОВ

3.1.1 Клетки Ее!. На1оа1каИрЫ1а с ингибированным биосинтезом каротиноидов

3.1.2 Мембраны Ес1 Иа1оа1каИрЫ1а с разным составом каротиноидов

3.1.3 Комплексы ЬН2 из Ес1 Иа1оа1каИрЫ1а с разным составом каротиноидов

3.1.4 Свойства ДФА-комплекса ЬН2 из ЕсХ. Иа1оа1каИрЫ1а

3.2 ВСТРАИВАНИЕ КАРОТИНОИДОВ В КОМПЛЕКСЫ LH2 И LH1-RC IN VIVO

ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ИХ БИОСИНТЕЗА В КЛЕТКАХ Ect. haloalkaliphila

3.2.1 Восстановленные биосинтеза каротиноидов в ДФА-клетках

(мембранах) Ect. haloalkaliphila

3.2.2 ПБК из клеток Ect. haloalkaliphila с восстановленным биосинтезом каротиноидов

3.2.3 Свойства комплексов LH2 со встроенными in vivo каротиноидами

3.3 ВСТРАИВАНИЕ КАРОТИНОИДОВ IN VITRO В ДФА-КОМПЛЕКСЫ

ИЗ Ect. haloalkaliphila

3.3.1 ДФА-комплексы из Ect. haloalkaliphila со встроенными in vitro каротиноидами

3.3.2 Свойства комплексов LH2 из Ect. haloalkaliphila со встроенными

in vitro каротиноидами

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

LH1 - прицентровый светособирающий комплекс 1 LH2 - периферический светособирающий комплекс 2 RC - реакционный центр

LH1-RC - «соге»-комплекс или комплекс LH1-RC ПБК - пигмент-белковый комплекс БХл - бактериохлорофилл

БХл800 - бактериохлорофилл с максимумом поглощения при 800 нм БХл850 - бактериохлорофилл с максимумом поглощения при 850 нм ФЕ - фотосинтетическая единица ИК-область - инфракрасная область спектра КД - круговой дихроизм

ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография ПАГЭ - электрофорез в полиакриламидном геле ДФА - дифениламин

ДФА-образец - образец, выделенный из клеток, выращенных с 71 цМ ДФА

СДС - сопряженная двойная связь

ДМ - п-Додецил ß-D-мальтопиранозид

МБА - N-N'-метилен-бис-акриламид

ПСА - Персульфат аммония

ТЕМЭД - 1Ч,М,Н',>Г-Тетраметилэтилендиамин

Трис - Трис(гидроксиметил)аминометан

Дс-Na- Додецилсульфат натрия

Ale. — Allochromatium

Ect. - Ectothiorhodospira

Ph. - Phaeospirillum

R. - Rhodovulum

Rb. — Rubrivivax

Rba. - Rhodobacter

Rbl. - Rhodoblastus

Rps. - Rhodopseudomonas

Rsp. - Rhodospirillum

T. - Thiocapsa

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Каротиноиды светособирающих комплексов пурпурной серной бактерии Ectothiorhodospira haloalkaliphila»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Фотосинтез - это глобальный биосферный процесс, в ходе которого происходит преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей органических соединений, от которых зависит большинство живых форм на Земле. Фотосинтезирующие бактерии обладают одной из наиболее простых и стабильных систем для сбора и эффективной трансформации солнечной энергии по сравнению с другими фотосинтезирующими организмами (растения, водоросли и др.). Основой фотосинтетического аппарата бактерий являются светособирающие комплексы, которые поглощают энергию квантов солнечного света и переводят ее в энергию электронного возбуждения с последующей передачей этой энергии на реакционные центры (RC), где происходит первичное запасание энергии в виде энергии разделенных зарядов [Zuber and Cogdell, 1995; Cogdell et al., 2006; Gabrielsen et al., 2009].

Выделяют две группы светособирающих комплексов, согласно расположению относительно RC: периферийные антенные комплексы (LH2) и прицентровые антенные комплексы (LH1) [Zuber and Cogdell, 1995; Cogdell et al., 2006; Sturgis and Niederman, 2009]. RC расположен внутри структуры комплекса LH1 и образует с ним ядерный (core) комплекс LH1-RC [Zuber and Cogdell, 1995], вокруг которого в мембране располагаются комплексы LH2 [Bahatyrova et al., 2004]. Для комплексов LH2 и LH1-RC определена пространственная структура с высоким разрешением [McDermott et al., 1995; Koepke et al., 1996; Hu and Schulten, 1997; Roszak et al., 2003]. Установлено, что эти комплексы построены по универсальному модульному принципу из одинаковых субъединиц, каждая из которых состоит из двух низкомолекулярных полипептидов (а и ß), БХл и каротиноидов [Zuber and Cogdell, 1995; McDermott et al., 1995; Roszak et al., 2003]. В комплексе LH2 из Rbl. acidophilus 10050 каждый a/ß-гетеродимер связывает 3 молекулы БХл и 1 молекулу каротиноида (родопин-глюкозид) [Papiz et al., 2003; Prince et al., 2003]. Основными функциями каротиноидов являются светособирающая, защитная и структурная [Москаленко и Ерохин, 1981; Moskalenko and Karapetyan, 1996; Cogdell et al., 2006; Scheer, 2006; Поляков и Лёшина, 2006; Theiss et al., 2008; Telfer et al., 2008; Frank and Polivka, 2009]. В настоящее время проблемой является получение бескаротиноидных комплексов LH2. Установлено, что комплексы LH2 не собираются в бескаротиноидных мутантах несерных пурпурных бактерий, полученных классическим мутагенезом или транспозоновым методом [Jones et al., 1992; Lang and Hunter, 1994]. Единственный на сегодняшний день метод для получения бескаротиноидных комплексов LH2

- это ингибирование биосинтеза каротиноидов в клетках бактерий при их выращивании [Goodwin and Osman, 1953; Bramley, 1993; Moskalenko and Makhneva, 2012]. К настоящему времени найдены только две пурпурные серные бактерии Ale. vinosum и Ale. minutissimum, у которых биосинтез каротиноидов можно ингибировать на 95-99% и сохранить полный набор светособирающих комплексов [Cohen-Bazire and Stanier, 1958; Brill, 1963; Moskalenko and Makhneva, 2012; Большаков, 2012]. Попытки подавить синтез каротиноидов у несерных бактерий не дали положительного результата: клетки или прекращали рост в присутствии ингибитора или синтез каротиноидов подавлялся на 30-45% [Gall et al., 2005]. Бескаротиноидный комплекс LH2 был выделен только из пурпурной серной бактерии Ale. minutissimum [Москаленко, 1993; Москаленко и др., 2001; Makhneva et al., 2008; Moskalenko and Makhneva, 2012]. Особенностью комплексов LH2 из Ale. minutissimum является гетерогенность полосы поглощения БХл800 [Москаленко, 1993]. Предполагается, что именно эта гетерогенная полоса определяет способность указанного комплекса собираться без каротиноидов [Cogdell et al., 2006]. Аналогичные комплексы LH2 из несерных бактерий имеют гомогенную полосу поглощения БХл800 и, по общему мнению, не могут собираться без каротиноидов. Поэтому представляло интерес изучить бактерию, которая содержит комплекс LH2 с гомогенной полосой при 800 нм, и исследовать в ее клетках взаимосвязь биосинтеза каротиноидов и сборки светособирающих комплексов.

Цели и задачи исследования

Цели данной работы: 1) получить бескаротиноидный комплекс LH2 и комплексы LH2 с разным составом каротиноидов из пурпурной серной бактерии Eet. haloalkaliphila и изучить их свойства; 2) исследовать встраивание каротиноидов in vivo и in vitro в светособирающие комплексы из Ect. haloalkaliphila.

Были поставлены следующие задачи:

1. Вырастить клетки Ect. haloalkaliphila с различным уровнем ингибирования биосинтеза каротиноидов, используя разные концентрации дифениламина. Выделить из них светособирающие комплексы и изучить распределение в них каротиноидов. Выделить бескаротиноидный комплекс LH2 из Ect. haloalkaliphila и изучить его свойства.

2. Изучить встраивание разных каротиноидов in vivo в светособирающие комплексы в ходе восстановления биосинтеза каротиноидов в клетках Ect. haloalkaliphila.

3. Провести встраивание in vitro разных каротиноидов в светособирающие комплексы из

Ect. haloalkaliphila и изучить свойства комплексов LH2 со встроенными каротиноидами.

Научная новизна и практическая значимость работы

Получены клетки и светособирающие комплексы с разным качественным и количественным составом каротиноидов при выращивании клеток Ect. haloalkaliphila в присутствии различных концентраций дифениламина (ДФА). Показано, что ингибитор подавляет активность фитоинсинтетазы или ферментов из более ранних стадий биосинтеза каротиноидов. Изменение состава и количества каротиноидов не влияет на сборку ПБК.

Впервые получен бескаротиноидный комплекс (ДФА-комплекс) LH2 из Ect. haloalkaliphila и изучены его свойства. Показано, что каротиноиды не являются обязательным компонентом для сборки комплексов LH2. Установлено, что структура ДФА-комплекса LH2 менее устойчива к действию различных повреждающих факторов (температуры, синглетного кислорода, детергентов и органических растворителей) по сравнению с контрольным комплексом.

Показано, что при восстановлении биосинтеза каротиноидов in vivo спириллоксантин преимущественно встраивается в комплекс LH1-RC, а ангидрородовибрин, спириллоксантин, ликопин и родопин - в комплекс LH2. Выяснено, что скорость восстановления биосинтеза каротиноидов опережает скорость роста культуры клеток.

Установлено, что после встраивания разных каротиноидов in vitro в светособирающие комплексы из Ect. haloalkaliphila они восстанавливают свои свойства. Эффективность встраивания каротиноидов составляет от 80 до 100%. Показано, что процессы встраивания каротиноидов в клетках и in vitro отличаются.

Полученные данные вносят существенный вклад в фундаментальные знания об организации ПБК, функционировании и свойствах каротиноидов в этих комплексах и могут быть полезны для разработки искусственных систем сбора и преобразования солнечной энергии на основе ПБК.

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на XVII, XIX международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2010, 2012); XIV, XV, XVI,

XVII международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2010, 2011, 2012, 2013); всероссийском симпозиуме с международным участием «Автотрофные микроорганизмы» (Москва, 2010); VI съезде Российского фотобиологического общества (Краснодарский край, пос. Шепси, 2011); XX Пущинских чтениях по фотосинтезу и всероссийской конференции «Разнообразие путей электронного транспорта и углеродного метаболизма при фотосинтезе» (Пущино, 2012); IV съезде биофизиков России (Нижний Новгород, 2012); школе-конференции молодых ученых на базе ИФПБ РАН «Биосистема: от теории к практике» (Пущино, 2012, 2013); международной конференции молодых ученых «Экспериментальная и теоретическая биофизика» (Пущино, 2012, 2013).

Личный вклад соискателя

Диссертация выполнена самостоятельно. Автор участвовал в постановке и решении всех экспериментальных задач, обработке результатов и формулировке выводов. Соавторы, принимавшие участие в совместных исследованиях, указаны в соответствующих статьях и разделах диссертации.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 4 статьи: 3 статьи в реферируемом научном российском журнале (из списка ВАК), 1 в реферируемом зарубежном журнале и 14 в материалах конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Диссертация изложена на 114 страницах, иллюстрирована 56 рисунками. Список литературы содержит 215 источников (из них 183 на английском языке).

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФОТОТРОФНЫХ ПУРПУРНЫХ БАКТЕРИЙ

Пурпурные бактерии представляют собой группу аноксигенных фототрофов с весьма универсальным метаболизмом [Drews and Imhoff, 1991; Imhoff, 1995]. Они могут существовать за счет фотоавтотрофного или фотогетеротрофного способов питания, используя при этом микроаэробное или анаэробное дыхание [Blankenship, 2002]. Благоприятными природными средами для роста и размножения пурпурных бактерий являются озера, пруды, устья рек и другие анаэробные водные среды с большим разнообразием соединений-восстановителей, которые можно использовать в качестве доноров электронов (H2S, S°, S2O32", Н2, Fe2+ и др.). Биоразнообразие видов бактерий зависит от рН, солености среды, интенсивности света и температуры [Pfennig, 1967, 1978а, 1989; Madigan, 1988; Madigan and Jung, 2009].

Пурпурные бактерии отличаются большим морфологическим разнообразием, как форм клеток, так и их фотосинтезирующих структур. Показано, что в клетках этих организмов присутствуют мембранные структуры нескольких типов [Кондратьева, 1972; Drews and Golecki, 1995]:

1. многочисленные пузырьки, называемые хроматофорами (рисунок 1 a) (Rsp. rubrum, Rba. capsulatus, Ale. vinosum, T. roseopersicina и др.);

2. отдельные стопки ламелл (представители рода Ectothiorhodospira, например, Ect. shaposhnikovii, Ect. haloalkaliphila и др., а также Ph. molischianum) или ламеллы, расположенные по периферии клеток (Rps. palustris, Rbl. acidophilus и др.) (рисунок 1 б);

3. отдельные довольно редкие сложные выросты цитоплазматической мембраны (рисунок 1 в) (Rps. gelatinosa и Rsp. tenue);

4. ветвящиеся или параллельные трубочки (рисунок 1 г) (Т. pfennigii).

Для пурпурных бактерий существует две основные классификации. Первая основана на их физиологических особенностях, а именно на их толерантности к использованию сульфида [Hansen and van Gemerden, 1972; Bruñe, 1995; Madigan and Jung, 2009]. По этому признаку пурпурные бактерии разделяют на пурпурные серные и пурпурные несерные бактерии. Вторая базируется на сравнительном секвенировании генома пурпурных бактерий по 16S рРНК [Woese and Fox, 1977; Weisburg et al., 1991; Imhoff, 2001; Coenye and Vandamme, 2003; Imhoff et al., 2005; Madigan and Jung, 2009]. По этой классификации пурпурные серные бактерии относят к гаммапротеобактериям, а пурпурные несерные бактерии - к альфа- или бета-протеобактериям.

Рисунок 1. Типы фотосинтезирующего аппарата у пурпурных бактерий [модификация по Кондратьевой, 1972]. Обозначения: кс - клеточная стенка, цм - цитоплазматическая мембрана, ф - фотосинтезирующие структуры.

Arhadomonas aqmeofci

Thioflavtcmcus mohilis Л ТСС' 10MS91 Thiacystts

gelatinosa

IbitKixcuspfemngn DSM 226 v \ DSM 215' Thioalkalkacots linmaeus ЛТСС BAA32rN

ИтЫосарш halo/Ma OSM 6210', Halochrtmalium g/yrohcum ßSM 11080! Hatochromamim salexigens t>SM 4395'"

liuchromatliim hinten DSM 176''

Thiorhadavihrio Mnogradskyt "SM 6702'

RhaMixhromainim mar mum DSM 526I1

('fhiocystis violatedts DSM 168T

, Chrimauum okenn DSM 1691

¡Alloi-/in>matiitm mintinssrmum DSM 1376 | A^llochromattum vwosvm DSM ISO'' 1

- Ihitxrapsapendens DSM 236' ' Ihtvcapsa rosea DSM 235'

¡¡Инн «¡>4i m\eoper\n inu DSM 217' " IhtorhodtxiKiUS minor DSM 115I8T

* Marlihromanum ^rati/t'DSM 203r ' Manchrnmattum purpuralum DSM 159)'

/.wAtricftiu toh

. Kclothiorhotlotpira haloalkahphüa ATCC 51935 '

* IxmlhiorhoJospira mohihs DSM 23 7' hxlathiorhodtispira \hapo\hntko\'ii DSM 243'

Thmrhodosptra sibinai ATCC 700588 '

Halarhodospira litilophila DSM 244 1

Halorhodospira halachlons DSM 10591 Halorhodospira abdclmakkii DSM 2110 1

Рисунок 2. Филогенетическое дерево видов пурпурных серных бактерий, основанное на их сравнительном анализе по 16S рРНК [Imhoff, 2001]. Прямоугольниками отмечены наиболее изученные виды фотосинтезирующих бактерий.

В настоящее время известно более 25 родов серных и более 20 родов несерных пурпурных бактерий [Madigan and Jung, 2009]. Филогенетическое дерево серных бактерий

показано на рисунке 2. Пурпурные серные бактерии включают как виды, накапливающие серу во внутриклеточном пространстве (например, Chromatiaceae), так и виды, образующие скопления серы вне клетки (Ectothiorhodospiraceae). Большинство лабораторных исследований пурпурных серных бактерий проводятся на таких видах как Allochromatium и Thiocapsa, так как их легче всего культивировать в лабораторных условиях [Madigan and Jung, 2009]. Многие виды пурпурных серных бактерий являются «экстремофилами», включая в частности виды, которые растут при высокой концентрации соли и/или pH, а также температуры [Madigan and Jung, 2009]. В данной работе использовалась пурпурная серная бактерия Ect. haloalkaliphila штамм 51/7 (АТСС 51935), которая является представителем самых алкалофильных штаммов, первоначально найденных в сильнощелочных содовых озерах [Imhoff and Süling, 1996]. Представители этого рода обитают в соленых озерах и морях с оптимальным содержанием соли 1-7% и pH около 8,5-10 [Imhoff and Trüper, 1977; Imhoff, 2001].

Характерным свойством всех фототрофных пурпурных бактерий является их способность осуществлять аноксигенный фотосинтез при участии специальньгх пигментов: бактериохлорофиллов (БХл) и каротиноидов. У пурпурных бактерий встречаются в основном два типа БХл: БХл а и БХл Ъ. Другие формы БХл (БХл с, БХл d, БХл е) найдены у некоторых видов зеленых серобактерий, а БХл g обнаружен у гелиобактерий. Пурпурные бактерии разделяют на 2 группы по их способности синтезировать БХл в зависимости от освещенности и наличия Ог в среде обитания [Willows and Kriegel, 2009]. Первая группа включает Rba. sphaeroides, Rba. capsulatus, Rsp. rubrum, Ale. minutissimum и другие бактерии, которые способны образовывать БХл анаэробно на свету. Они также могут накапливать этот пигмент в темноте, но только при микроаэробных условиях [Лунина, 2008; Willows and Kriegel, 2009]. Ко второй группе относятся R. sulfidophilum, Roseobacter sp., Rb. gelatinosus и др. Эти бактерии способны синтезировать БХл на свету, как при анаэробных, так и при аэробных условиях [Willows and Kriegel, 2009].

1.2 ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ ПУРПУРНЫХ БАКТЕРИЙ: БХЛ И КАРОТИНОИДЫ

Поглощение квантов солнечного света при фотосинтезе и преобразование энергии из физической формы в химическую происходит благодаря молекулам пигментов. К наиболее важным из них можно отнести БХл и каротиноиды.

1.2.1 БХл а: структура, функции и биосинтез

БХл а является самым распространенным порфириновым пигментом, содержащим Mg. Он присутствует у большинства видов фотосинтезирующих пурпурных бактерий. Например, БХл а - это основной пигмент в антенных комплексах и реакционных центрах у представителей рода Rhodospirales [Senge and Smith, 1995]. In vitro БХл а имеет основные полосы поглощения с максимумами в полосе Соре в области 350-400 нм, около 590 нм и в ближней ИК-области при 772 нм [Clayton, 1963; Cogdell et al., 2006] (рисунок 3).

Молекула БХл а состоит из порфиринового ядра, образованного тетрапиррольным кольцом с расположенным в центре атомом Mg и фитольного «хвоста» (рисунок 3). У пурпурных бактерий Rps. viridis, Rps. sulfoviridis, Т. pfennigii, Ect. halochloris и Ect. abdelmaleki был обнаружен БХл b [Scheer, 1991], который отличается от БХл а тем, что имеет во втором пиррольном кольце этилиденовую группу вместо этильной и имеет максимум поглощения в ИК-области при -835 - 850 нм [Brockmann and Kleber, 1970; Scheer et al., 1974].

Разновидности БХл могут иметь различные спиртовые группы в своей периферийной части. Чаще всего они содержат фитол, однако, БХл а у Rsp. rubrum содержит геранилгераниол, в то время как БХл Ъ у Ect. halochloris и Ect. abdelmalekii содержит Д2,10-фитадиенол, а также фитол и триенол в меньших количествах [Rüdiger and Schoch, 1988; Senge and Smith, 1995].

БХл а играет определяющую роль в первичных реакциях фотосинтеза. Он поглощает свет в синей и ближней ИК-области спектра, а также способен к обратимым окислительно-восстановительным превращениям - фотовосстановлению (являясь акцептором электронов) и фотоокислению (являясь донором электронов) [Рабинович, 1951; Красновский, 1965; Ничипорович и Рубин, 1973; Евстигнеев, 1974; Шувалов, 1990].

In vivo молекулы БХл а входят в состав пигмент-белковых комплексов (ПБК). В составе различных ПБК для молекул БХл а характерен красный сдвиг основной полосы поглощения до 800 - 900 нм (рисунок 3) [Clayton, 1963; Thornber et al., 1978; Cogdell, 1986; Cogdell et at., 2006].

БХл а относится к классу циклических тетрапиррольных природных пигментов. Все тетрапирролы синтезируются из универсального 5 углеродного предшественника — аминолевулиновой кислоты (AJIK). У пурпурных бактерий АПК образуется под действием фермента AJlK-синтетазы из глицина и сукцинил-кофермента А (СоА) в результате реакции, известной под названием путь Шемина (Shemin pathway) [Willows and Kriegel, 2009]. Дальнейшие основные этапы биосинтетического пути от АЛК до БХл а показаны на рисунке 4. На последнем этапе синтеза БХл о к молекуле бактериохлорофиллида а присоединяется

фитол, который образуется из геранилгеранилпирофосфата при биосинтезе изопреноидов (рисунок 5).

Рисунок 3. А - структура молекулы БХл а и ее некоторых боковых периферийных групп; Б - спектр поглощения мономерного БХл а в смеси ацетон-метанол (7:2); В - спектр поглощения in vivo мембраны Rbl. acidophilus [Cogdell et al., 2006].

Обозначения: UV - ультрафиолетовая область спектра, Visible - видимая область спектра, Near IR - ближняя инфракрасная область спектра, полоса Соре (Вх и Ву), Qx (590 нм) и Qy (772 нм) электронные переходы БХл а. Переход молекулы БХл а из своего основного состояния So в первое синглетное возбужденное состояние Si с наименьшими затратами энергии называют Qy переходом. Дипольный момент этого перехода ориентирован вдоль молекулярной оси Y, которая проходит через атомы азота I и III пиррольных колец. Второй электронный переход So—>S2 называется Qx переходом. Его дипольный момент ориентирован вдоль оси X и проходит через атомы азота II и IV пиррольных колец [Blankenship, 2002].

AJIK

J AJIK - дегидратаза

Порфобилиноген

гидроксиметилбшан сиптетша

Гилроксиметилбилан

^ уропорфириногеп III синтетаза

Уропорфобилиноген III

J уропорфириногеп III декарбоксилша

Копронорфирииоген III

^ копропорфириноген оксидаза

Протопорфириноген IX

^протопорфириноген оксидаза

Протопорфирин IX

^Mg-хелатаза Mg-иротопорфирин IX

^ протохлорофиллид редуктаза Протохлорофиллид

^ бактсриохлорофилл синтетаза

Бактериохлорофиллид а

^ геранилгеранил редуктаза Бактсриохлорофилл а

Рисунок 4. Основные этапы биосинтеза БХл а [модификация по Willows and Kriegel, 2009].

»РНК

различные вторичные метаболиты

ДОЛИХОЛЫ

сесквитерпеноиды

тем А <■

пренилированиые >елки

гиббереллины м-

токоферолы пластохиноны

- GGPP -

i \

изопрен

циюкинины

моиотерпеноиды

стероиды гопаноиды

фитостролы

ч—брассиностероиды

полипреноловые спирты С30- каротиноиды

каучук

дитерпеноиды

филлохинон —■ ■ -. каротиноиды

<^фиго/Г*^>

Рисунок 5. Биосинтез разных классов изопреноидов [модификация по Ершову, 2005]. Сокращения: IPP - изопентенилдифосфат; DMAPP - диметилаллилдифосфат; GPP -геранилдифосфат; FPP - фарнезилдифосфат; GGPP - геранилгеранилпирофосфат. Красным цветом отмечены установленные объекты действия ДФА согласно данным работ [Gall et al., 2005; Moskalenko and Makhneva, 2012; Большаков, 2012].

1.2.2 Каротшоиды: структура, функции и биосинтез

Каротиноиды являются широко распространенными природными пигментами и принадлежат к числу наиболее жизненно важных соединений. Они синтезируются растениями, водорослями, бактериями, грибами и полностью или частично определяют их окраску. Каротиноиды и их производные являются основой зрительных пигментов, которые отвечают за восприятие света и различение цветов у животных [Бриттон, 1986].

Каротиноиды принадлежат к классу Сад-соединений, построенных из восьми С5-изопреновых фрагментов [Бриттон, 1986]. Эти пигменты поглощают солнечный свет в сине-зеленой области видимой части спектра (400-570 нм) и in vitro имеют характерный трехпиковый спектр поглощения (рисунок 6) [Москаленко и Ерохин, 1981; Бриттон, 1986; Cogdell et al, 2006; Telfer et al., 2008; Britton, 2008; Frank and Polivka, 2009].

Рисунок 6. Спектр поглощения каротиноида родопин-глюкозида в гексане. Вставка: структурная формула родопин-глюкозида [модификация по Cogdell et al., 2006].

Характерной структурной особенностью молекулы каротиноида является наличие протяженной системы сопряженных двойных связей (СДС) (рисунок 6, вставка). У пурпурных бактерий молекулы окрашенных каротиноидов имеют от 7 до 13 СДС и находятся в трансконфигурации [Jensen et al., 1961; Koyama, 1991]. С увеличением длины СДС стабильность первого возбужденного состояния молекулы повышается; при этом электронное возбуждение происходит легче, оно требует меньше энергии и осуществляется светом с большей длиной волны [Бриттон, 1986]. Таким образом, у каротиноидов проявляется так называемый

Родопнн-глюкошд

батохромный эффект (сдвиг максимумов поглощения в длинноволновую сторону). Этот эффект влияет на изменение окраски каротиноидов. Например, она может быть светло-желтой (^-каротин, 7 СДС), желтой (нейроспорин, 9 СДС), оранжевой (ликопин, 11 СДС) и т.д. [Бриттон, 1986].

Состав и количество отдельных каротиноидов в клетках у пурпурных бактерий может изменяться в зависимости от вида бактерии, возраста клеток, а также условий роста [Schmidt, 1978; Cogdell, 1985; Schwerzmann and Bachofen, 1989; Evans et al., 1990; Takaichi and Shimada, 1992]. Например, на начальных стадиях роста клеток Rsp. rubrum в комплексе LH1 присутствует набор каротиноидов от ликопина до спириллоксантина, а в этом же комплексе на поздних стадиях роста культуры обнаружен преимущественно спириллоксантин [Schwerzmann and Bachofen, 1989]. В комплексах LH1 и LH2 могут присутствовать как одинаковые, так и разные типы каротиноидов. Так, например, у Ale. minutissimum в комплексе LH1-RC содержится преимущественно спириллоксантин, а в комплексе LH2 - родопин [Москаленко и др., 1983]. Комплексы LH2 и LH1-RC из Rba. capsulatus и Rba. sphaeroides содержат в основном сфероиден [Drews, 1985; Sciefermann-Harms, 1987].

Каротиноиды присутствуют во всех светособирающих комплексах и реакционных центрах у растений и бактерий. У пурпурных бактерий они участвуют в процессе фотосинтеза и выполняют несколько важных функций [Москаленко и Ерохин, 1981; Moskalenko and Karapetyan, 1996; Britton et al., 2004; Cogdell et al., 2006; Махнева и др., 2007, 2009; Theiss et al., 2008; Telfer et al., 2008; Frank and Polivka, 2009].

1. Светособирающая функция. Каротиноиды способны улавливать свет в сине-зеленой области спектра (400-570 нм) и передавать энергию возбуждения молекулам БХл. Эта область спектра имеет ключевое значение для фотосинтезирующих бактерий, поскольку она соответствует максимуму интенсивности солнечного излучения на поверхности Земли и именно в ней БХл имеет очень низкое оптическое поглощение. Эффективность передачи энергии от каротиноидов к БХл зависит от химической структуры каротиноида и различается у разных видов бактерий. С увеличением количества СДС в молекуле каротиноида эффективность переноса энергии снижается [Noguchi et al., 1990]. Например, она составляет 90% для сфероидена в комплексе LH2 из Rba. sphaeroides 2.4.1 и около 25% для спириллоксантина и родопина в комплексе LH1 из Rbl. acidophilus [Cogdell et al., 1981; Angerhofer et al., 1986]. Благодаря разнообразию каротиноидов у бактерий происходит расширение используемого ими диапазона длин волн солнечного излучения, что в свою очередь повышает эффективность осуществления бактериального фотосинтеза [Frank and Polivka, 2009].

2. Защитная функция. Каротиноиды способны тушить возбужденные триплетные состояния БХл, не давая им взаимодействовать с кислородом с образованием его активных форм, губительных для клеток. Каротиноиды также способны нейтрализовать очень токсичные синглетные формы кислорода, которые окисляют пигменты, белки и липиды мембран, что может привести к разрушению фотосинтетического аппарата [АгщегЬ^ег е1 а1., 1998; БсЬеег, 2006; Пиявв ег а1., 2008; ТеИег е1 а1., 2008] (рисунок 7). Кроме того каротиноиды обеспечивают защиту от ультрафиолетового излучения [Поляков и Лёшина, 2006].

Кар

I

1Кар

hi'

3Кар с 3Кар тепло

Рисунок 7. Схема, показывающая различные пути рассеивания каротиноидами возбужденных состояний БХл-ов и тушение синглетного кислорода [модификация по Те^ег е! а1., 2008].

3. Структурная функция. Каротиноиды эффективно стабилизируют светособирающие комплексы в качестве структурных компонентов [Москаленко и Ерохин, 1981; Moskalenko and Karapetyan, 1996; Cogdell et al., 1996; Paulsen et al„ 1999; Cogdell et al., 2006]. При сопоставлении действия неионных детергентов на контрольные комплексы и комплексы, выделенные из бактерий с ингибированным биосинтезом каротиноидов, установлено, что каротиноиды способны стабилизировать структуру Г1БК бактерий [Москаленко и Ерохин, 1981; Москаленко и др., 1983; Москаленко, 1993]. Авторы работы [Zurdo et al., 1993] пришли к выводу о структурной роли каротиноидов, установив, что сборка in vivo комплекса LH2 из

Rps. capsulatus зависит от наличия в нем каротиноидов. На примере бактерии Ale. minutissimum показано, что бескаротиноидные комплексы значительно менее устойчивы к нагреванию по сравнению с обычными комплексами [Makhneva et al., 2008].

4. Инициирование образования активных форм кислорода. Эта функция каротиноидов впервые была обнаружена при облучении сине-зеленым светом (область 430-570 нм) клеток (мембран) и комплексов LH2 из пурпурной серной бактерии Ale. minutissimum [Махнева и др., 2007, 2009]. Показано, что при облучении каротиноидов таким светом последние способны сенсибилизировать образование активных форм кислорода, которые вызывают избирательное фотовыцветание полосы БХл при 850 нм и образование 3-ацетил хлорофилла в области 678703 нм. Для возможного объяснения этого механизма были выдвинуты две гипотезы: (1) каротиноиды переходят в возбужденное синглетное состояние под действием света и взаимодействуют с кислородом, образуя синглетный кислород; (2) взаимодействие с кислородом происходит с триплетного уровня каротиноидов [Большаков, 2012]. На спектрах электронного парамагнитного резонанса высокого временного разрешения комлексов LH2 из Ale. minutissimum при возбуждении в полосу поглощения каротиноидов был зарегистрирован сигнал, соответствующий катион-радикалу каротиноидов [Кленина и др., 2011]. При изучении этим же методом каротиноидов в комплексах LH2 и в очищенных от БХл пленках каротиноидов из бактерий Ale. minutissimum и Rps. palustris было установлено, что генерация триплетных состояний каротиноидов комплексов LH2, с одной стороны, уменьшает эффективность переноса энергии на БХл, а с другой - ухудшает возможность тушения триплетньгх состояний БХл и, тем самым, увеличивает вероятность образования активного синглетного кислорода [Кленина и др., 2013]. Однако детальный механизм этой функции каротиноидов и ее биологический смысл остаются не выясненными.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ашихмин, Александр Александрович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Большаков М.А. (2012) Роль каротиноидов в процессе фотоокисления бактериохлорофилла in vivo. Дис. канд. биол. наук, ИФПБ РАН, Пущино. С. 138.

2. Бриттон Г. (1986) Биохимия природных пигментов. М. Мир, С. 422.

3. Евстигнеев В.Б. (1974) Итоги исследования механизма фотосинтеза. Академия наук СССР, Научн. центр биологич. исследований. Пущино, С. 219.

4. Ерохин Ю.Е., Москаленко A.A. (1973) Характеристика белков (число цепей и молекулярные веса) пигмент-липопротеиновых комплексов Chromatium. ДАН СССР, 212, С. 495-498.

5. Ершов Ю.В. (2005) Метилэритритолфосфатный (немевалонатный) путь биосинтеза изопреноидов. Успехи биологической химии, т. 45, С. 307-354.

6. Кленина И.Б., Махнева З.К., Москаленко A.A., Кузьмин А.Н., Проскуряков И.И. (2013) Синглет-триплетное деление возбуждения в светособирающих комплексах пурпурных бактерий и в изолированных каротиноидах. Биофизика, 58, №1, С. 54-63.

7. Кленина И.Б., Махнева З.К., Москаленко A.A., Проскуряков И.И. (2011) Триплетные состояния каротиноидов in vitro и в светособирающих комплексах фототрофной бактерии Allochronatium minutissimum. ДАН, 441, №6, С. 833-836.

8. Кондратьева E.H. (1963) Фотосинтезирующие бактерии. Изд-во АН СССР, М., С. 316.

9. Кондратьева E.H. (1972) Фотосинтезирующие бактерии и бактериальный фотосинтез. М.: изд-во МГУ, С. 75.

10. Красновский A.A. (1965) Биохимия и биофизика фотосинтеза. М. Наука. С. 320.

11. Ладыгин В.Г., Семёнова Г.А. (1993) Влияние дефицита железа на состав хлорофилл-белковых комплексов и ультраструктуру хлоропластов гороха. Физиол. раст., 40, №6, С. 841-849.

12. Лунина О.Н, (2008) Биоразнообразие аноксигенных фототрофных бактерий и их роль в продукции органического вещества в меромиктических водоемах, Дис. канд. биол. наук, Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН, Москва, С. 161.

13. Махнева З.К., Большаков М.А., Ашихмин A.A., Ерохин Ю.Е., Москаленко A.A. (2009) Влияние сине-зеленого света на стабильность структуры антенных комплексов из Allochromatium minutissimum с разным содержанием каротиноидов. Биол. мембр., 26, №3, С. 25-30.

14. Махнева З.К., Ерохин Ю.Е., Москаленко A.A. (2007) Фотосенсибилизированное каротиноидами окисление димеров бактериохлорофилла светособирающих комплексов В800-850 в клетках Allochromatium minutissimum. ДАН, 416, №3, С. 408-411.

15. Махнева З.К., Москаленко A.A. (2004) Пигмент-белковые комплексы из новой серной фотосинтезирующей бактерии Ectothiorhodosinus mongolicum штамм М9 с нормальным и ингибированным биосинтезом каротиноидов. Биологические мембраны, 21, №3, С. 196— 209.

16. Москаленко A.A., Ерохин Ю.Е. (1974) Выделение пигмент-липопротеиновых комплексов из пурпурных бактерий методом препаративного электофореза в полиакриламидном геле. Микробиология, 43, С. 654-657.

17. Москаленко A.A. Торопыгина O.A., Махнева З.К. (1997) Поведение каротиноидов в клетках Rhodospirillum rubrum при выращивании с дифениламином. ДАН, 355, С. 259261.

18. Москаленко A.A., Бриттон Г., "Коннор А., Йанг А., Торопыгина O.A. (1991) Состав каротиноидов в хроматофорах и пигмент-белковых комплексах, выделенных из клеток Chromatium minutissimum, выращенных в присутствии дифениламина. Биологические мембраны, 8, №3, С. 249-260.

19. Москаленко A.A., Ерохин Ю.Е. (1981) Структурная роль каротиноидов в организации пигмент-белковых комплексов из пурпурных фотосинтезирующих бактерий. Академия наук СССР, Пущино. С. 20.

20. Москаленко A.A., Кузнецова Н.Ю., Ерохин Ю.Е. (1983) Выделение, спектральные и фотохимические характеристики трех типов пигмент-белковых комплексов из Chromatium с подавленным синтезом каротиноидов. ДАН СССР, №269, С. 1248-1251.

21. Москаленко A.A., Кузнецова Н.Ю., Ерохин Ю.Е., Торопыгина O.A. (1996) Особенности организации и конформационные переходы в комплексе В800-850 из Chromatium minutissimum. Биохимия, Т. 61, №3, С. 429-439.

22. Москаленко A.A. (1993) Пигмент-белковые комплексы и их взаимодействие в структурах фотосинтетического аппарата бактерий и растений. Дисс. докт. биол. наук в форме научного доклада, ИПФС РАН, Пущино. С. 37.

23. Москаленко A.A., Торопыгина O.A., Журавлева З.А., Ерохин Ю.Е. (2001) Влияние каротиноидов на взаимодействие пигмент-белковых комплексов в мембранах серной фотосинтезирующей бактерии Chromatium minutissimum. ДАН, 381, №6, С. 827-830.

24. Ничипорович A.A., Рубин Б.А. (1973) Современные проблемы фотосинтеза. М: МГУ, С. 214.

25. Поляков Н.Э., Лёшина Т.В. (2006) Некоторые аспекты реакционной способности каротиноидов. Окислительно-восстановительные процессы и комплексообразование. Успехи химии, 75, №12, С. 1175-1192.

26. Рабинович Е. (1951) Фотосинтез. Под ред. проф. Ничипоровича. М: Изд-во иностранной литературы, С. 648.

27. Сидорова Т.Н. (2000) Изучение организации пигмент-белковых комплексов у пурпурных окенонсодержащих фотосинтезирующих бактерий. Дис. канд. биол. наук, ИФПБ РАН, Пущино, С. 119.

28. Смолов А.П., Бутанаев A.M., Семёнова Г.А., Ширшикова Г.Н. (2013) Сравнительный анализ изменений в клетках каллуса сои и зеленой водоросли хламидомонады под действием экзогенного аммония. Цитология, 55, №8, С. 572-579.

29. Соловьёв А.А., Ерохин Ю.Е. (2008) Распределение бактериохлорофилла между пигмент-белковыми комплексами серной фотосинтезирующей бактерии Allochromatium minutissimum в зависимости от интенсивности освещения при различных температурах. Микробиология, 77, № 5, С. 603-610.

30. Торопыгина О.А., Махнева З.К., Москаленко А.А. (2003) Встраивание каротиноидов в светособирающий комплекс В800-850 из Chromatium minutissimum. Биохимия, 68, №8, С. 1101-1112.

31. Торопыгина О.А., Махнева З.К., Москаленко А.А. (2005) Встраивание окенона в бескаротиноидные светособирающие комплексы из Allochromatium minutissimum. Биохимия, 70, №11, С. 1498-1505.

32. Шувалов В.А. (1990) Первичное преобразование световой энергии при фотосинтезе. М: Наука, С. 207.

33. Aargaard J., Sistrom W. (1972) Control of synthesis of reaction center bacteriochlorophyll in photosynthetic bacteria. Photochem Photobiol, 15, 209-225.

34. Aklujkar M., Prince R.C., Beatty J.T. (2006) The photosynthetic deficiency due to puhCgene deletion in Rhodobacter capsulatus suggests a PuhC protein-dependent process of RC/LHl/PufX complex reorganization. Arch Biochem Biophys, 454, 59-71.

35. Allen J.P., Feher G., Yeates Т.О., Komiya H., Rees D.C. (1987a) Structure of the reaction centers from Rhodobacter sphaeroides R-26: The cofactors. Proc Natl Acad Sci USA, 84, 5730-5734.

36. Allen J.P., Feher G., Yeates Т.О., Komiya H., Rees D.C. (1988) Structure of the Reaction Center from Rhodobacter sphaeroides R-26: Protein-cofactor (quinones and Fe2+) Interactions. Proc Natl Acad Sci USA, 85, 8487-8491.

37. Angerhofer A., Bornhauser F., Aust V., Hartwich G., Scheer H. (1998) Triplet energy transfer in bacterial photosynthetic reaction centres. Biochim Biophys Acta, 1365,404-420.

38. Angerhofer A., Cogdell R.G., Hipkins M.F. (1986) A spectral characterisation of the light-harvesting pigment-protein complexes from Rhodopseudomonas acidophila. Biochim Biophys Acta, 848, 333-336.

39. Armsrtong G.A., Alberti M., Leach F., Hearst J.E. (1989) Nucleotide sequence, organization, and nature of the ptotein products of the carotenoid biosynthesis gene cluster of Rhodobacter capsulatus. Mol Gen Genet, 216, 254-268.

40. Bahatyrova S., Frese R.N., Siebert C.A., van der Werf K.O., van Grondelle R., Niederman R.A., Bullough P.A., Otto C., Olsen J.D., Hunter C.N. (2004) The nature architecture of a photosynthetic membrane. Nature, 430,1058-1062.

41. Bahatyrova S., Frese R.N., van der Werf K.O., Otto C., Hunter C.N., Olsen J.D. (2004b). Flexibility and size heterogeneity of the LH1 light harvesting complex revealed by atomic force microscopy: functional significance for bacterial photosynthesis. Journal of Biological Chemistry, 279,21327-21333.

42. Bartley G.E., Scolnik P.A. (1989) Carotenoid biosynthesis in photosynthetic bacteria. Gene characterization of the Rhodobacter capsulatus CrtI protein. J. Biol. Chem., 264, 13109-13113.

43. Blankenship R.E. (1994) Protein structure, electron transfer and evolution of prokaryotic photosynthetic reaction centers. Antonie van Leeuwenhoek, 65, 311-329.

44. Blankenship R.E. (2002) Molecular mechanisms of photosynthesis. Blackwell Science, Oxford - London - Edinburg - Maiden - Catlton - Paris, pp 321.

45. Boonstra A.F., Visschers R.W., Calkoen F. et al. (1993) Structural characterization of the B800-850 and B875 light-harvesting antenna complexes from Rhodobacter sphaeroides by electron microscopy. Biochim. et Biophys. Acta, 50,181-188.

46. Bramley P.M. (1993) Inhibition of Carotenoid Biosynthesis. In: Young A., Britton G. (eds) Carotenoids in Photosynthesis. Chapmann and Hall, London, pp. 127-159.

47. Brill C. (1963) Studies on bacterial chromatophores. II. Energy transfer and photooxidative bleaching of bacteriochlorophyll in relation to structure in normal and carotenoid-depleted Chromatium. Biochim Biophys Acta, 66, 50-60.

48. Britton G. (2008) Functions of Intact Carotenoids. In: Britton G., Liaaen-Jensen S., Pfanger H. Carotenoids. Natural Functions. Birkhauser Verlag, Switzerland, pp. 265-308.

49. Britton G., Liaaen-Jensen S., Pfander H. (2004) Carotenoids. Handbook. Birkhauser Verlag, Basel, pp. 186.

50. Britton G., Singh R.K., Goodwin T.W., Ben-Aziz A. (1975) The carotenoids of Rhodomicrobium vannielii (.Rhodospirillaceae) and the effect of diphenylamine on the carotenoid composition. Phytochem, 14,2427-2433.

51. Britton G., Singh R.K., Malhotra H.C., Goodwin T.W., Ben-Aziz A. (1977) Biosynthesis of 1,2-dihydrocarotenoids in Rhodopseudomonas viridis: experiments with inhibitors. Phytochem, 16,1561-1566.

52. Brockmann H. Jr., Kleber I. (1970) Bacteriochlorophyll b.Tetrahedron Lett, 25, 2195-2198.

53. Brune D.C. (1995) Sulfur compounds as photosynthetic electron donors. In: Blankenship R.E., Madigan M.T. and Bauer C.E. (eds) Anoxygenic Photosynthetic Bacteria (Advances in Photosynthesis and Respiration, Vol 2), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, pp. 847-870.

54. Brunisholz R.A., Zuber H., Valentine J., Lindsay J.G., Wooley K.J., Cogdell R.J. (1986) The membrane lacation of the B890-complex from Rsp. rubrum and the effect of carotenoid on the conformation of its two apoproteins exposed at the cytoplasmic surface. Biochim. Biophis. Acta., 849,295-303.

55. Bylina E.J., Robles S.J., Youvan D.C. (1988). Directed mutations affecting the putative bacteriochlorophyll-binding sites in the light-harvesting I antenna of Rhodobacter capsulatus. Israel Journal of Chemistry, 28, 73-78.

56. Chang C-H., El-Kabbani O., Tiede D., Norris J., Schiffer M. (1991) Structure of the membrane-bound protein photosynthetic reaction center from Rhodobacter sphaeroides. Biochemistry, 30, 5352-5360.

57. Clayton R.K. (1963) Absorption spectra of photosynthetic bacteria and their chlorophylls, in: Bacterial photosynthsis, Gest H., San Pietro A., Vernon L.P. (eds.), Antioch Press, Yellow Springs, Ohio. pp. 268-315.

58. Coenye T., Vandamme P. (2003). Intragenomic heterogeneity between multiple 16S ribosomal RNA operons in sequenced bacterial genomes. FEMS Microbiol. Lett., 228, 45-49.

59. Cogdell R.J. (1985) Carotenoids in photosynthesis. Pure Appl. Chem., 57, 723-728.

60. Cogdell R.J. (1986) Light-harvesting complexes in purple photosynthetic bacteria, in: Encyclopedia of plant physiology, n.s. V. 19. Staehelin L.A., Arntzen C.J. (eds.) SpringerVerlag, Berlin, pp. 252-256.

61. Cogdell R.J., Fyfe P.K., Barrett S.J., Prince S.M., Freer A.A., Isaacs N.W., Mcglynn P., Hunter C.N. (1996) The purple bacterial photosynthetic unit. Photosynth Res, 48, 55-63.

62. Cogdell R.J., Gall A., Köhler J. (2006) The architecture and function of the light-harvesting apparatus of purple bacteria from single molecules to in vivo membranes. Q Rev Biophys, 39, 227-324.

63. Cogdell R.J., Gardiner A.T., Roszak A.W., Law C. J., Southall J., Isaacs N.W. (2004) Rings, ellipses and horseshoes: how purple bacteria harvest solar energy. Photosynth Res, 81, 207214.

64. Cogdell R.J., Hipkins M.F., MacDonald W., Truscott T.G. (1981) Energy transfer between the carotenoid and bacteriochlophyll within the B800-850 light-harvesting pigment-protein complex of Rps. sphaeroides. Biochim Biophys Acta, 634, 191-202.

65. Cogdell R.J., Isaacs N.W., Freer A.A., Howard T.D., Gardiner A.T., Prince S.M., Papiz M.Z. (2003) The structural basis of light-harvesting in purple bacteria. FEBS Letters, 555, 35-39.

66. Cogdell R.J., Lindsay J.G. (2000) The structure of the photosynthetic complexes in bacteria and plants: an illustration of the importance of protein structure to the future development of plant science. NewPhytol, 145, 167-196.

67. Cogdell R.J., Scheer H. (1985) Circular dichroism of light-harvesting complexes from photosynthetic bacteria. Photochem Photobiol, 42, 669-678.

68. Cohen-Bazire G., Stanier R.Y. (1958) Inhibition of carotenoid synthesis in photosynthetic bacteria: Specific inhibition of carotenoid synthesis in a photosynthetic bacterium and its physiological consequences. Nature, 181,250-252.

69. Davidson E., Cogdell RJ. (1981) Reconstitution ofcarotenoids into the light-harvesting pigment-protein complex from the carotenoidless mutant of Rhodopseudomonas sphaeroides R-26. Biochim. Biophys. Acta., 635,295-303.

70. Davidson E., Cogdell R.J. (1981) The polypeptide composition of the B850 light-harvesting pigment-protein complex from Rhodopseudomonas sphaeroides R 26.1. FEBS Lett, 132, 8184.

71. Davis B.H. (1970) A novel sequence for phytoene degydrogenation in Rhodospirillum rubrum. Biochem. J., 116, 93-99.

72. Davis C.M., Bustamante P.L., Loach P.A. (1995) Reconstitution of the bacterial core light-harvesting complexes of Rhodobaeter sphaeroides and Rhodospirillum rubrum with Isolated a-and b-polypeptides, bacteriochlorophyll a, and carotenoid. Journal of Biological Chemistry, 270, 5793-5804.

73. De Klerk H., Bartsch R.G., Kamen M.D. (1965) Atypical soluble haem proteins from a strain of Rhodopseudomonas palustris sp. BBA, 97, 275-280.

74. Deisenhofer J., Epp O., Miki R., Huber R., Michel H. (1985) Structure of the protein subunits in the photosynthetic reaction center of Rhodopseudomonas viridis at 3 E resolution. Nature, 318,618-624.

75. Deisenhofer J., Michel H. (1989b) The photosynthetic reaction centre from the purple bacterium Rhodopseudomonas viridis. EMBO J, 8,2149-2170.

76. Deisenhofer J., Michel H. (1991) High-resolution structures of photosynthetic reaction centers. Annu Rev Biophys Chem, 20,247-266.

77. Desamero R., Chynwat V., van der Hoef I., Jansen F.J., Lugtenburg J., Gosztola D., Wasielevski M.R., Cua A., Bocian D.F., Frank H.A. (1998) The Mechanism of Energy Transfer from Carotenoids to Bacteriochlorophyll: Light-Harvesting by Carotenoids having Different Extents of Electron Conjugation Incorporated into the B850 Antenna Complex. J. Phys. Chem., 102,8151-8162.

78. Dilling W., Liesack W., Pfennig N. (1995) Rhabdochromatium marinum gen. nom. rev., sp. nov., a purple sulfur bacterium from a salt marsh microbial mat. Arch Microbiol, 164, 125-131.

79. Drews G., Imhoff J.F. (1991) Phototrophic purple bacteria. In: Variations in Autotrophic Life (eds J.M. Shively and L.L. Barton), Academic Press, London, pp. 51-97.

80. Drews G. (1985) Structure and functional organization of light-harvesting complexes and photochemical reaction centers in membranes of phototrophic bacteria, Microbiol. Rev., 49, 59-70.

81. Drews G., Golecki J.R. (1995) Structure, Molecular Organization, and Biosynthesis of Membranes of Purple Bacteria In: R. E. Blankenship, M. T. Madigan and C. E. Bauer (eds): Anoxygenic Photosynthetic Bacteria, pp. 231-257.

82. Drews G., Oelse J. (1981) Organization and differentiation of membranes of phorotrophic bacteria. Adv. Microb. Physiol., 22, 1-92.

83. Ermler U., Fritzsch G., Buchanan S.K., Michel H. (1994) Structure of the photosynthetic reaction center from Rhodobacter sphaeroides at 2.65 E resolution: Cofactors and protein-cofactor interactions. Structure, 2, 925-936.

84. Evans M.B., Hawthornthwaite A.M., Coldell R.J. (1990) Isolation and characterization of the different B800-850 light-harvesting complexes from low- and high-light grown cells of Rhodopseudomonas palustris, strain 2.1.6. Biochim. Biophys. Acta, 71, 1016-76.

85. Farhoosh R., Chynwat V., Gebhard R., Lugtenburg J., Frank H.A. (1994) Triplet energy transfer between bacteriochlorophyll and carotenoids in B850 light-harvesting complexes of Rhodobacter sphaeroides R-26.1. Photosynth Res, 42,157-166.

86. Fotiadis D., Qian P., Philippsen A., Bullough P.A., Engel A., Hunter C.N. (2004). Structural analysis of the reaction center light-harvesting complex I photosynthetic core complex of Rhodospirillum rubrum using atomic force microscopy. Journal of Biological Chemistry, 279, 2063-2068.

87. Frank H.A. (1999) In The Photochemistry of Carotenoids; Frank H.A., Young A., Britton G., Cogdell R. (eds), Kluwer Academic Publishers, Amsterdam, pp. 235-244.

88. Frank H.A., Cogdell R.J. (1993) Photochemistry and function of carotenoids in bacteria. In: The Photochemistry of Carotenoids. (Frank H.A., Young A.J., Britton G., Cogdell R.J., eds.) Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, pp. 36-69.

89. Frank H.A., Cogdell R.J. (1997) Carotenoids in photosynthesis. Photochem. Photobiol., 63, 257-264.

90. Frank H.A., Polivka T. (2009) Energy Transfer from Carotenoids to Bacteriochlorophills. In: Hunter C.N., Daldal F., Thurnauer M.C., Beatty J.T. (eds) The Purple Phototrophic Bacteria, Springer, pp. 213-230.

91. Freer A., Prince S., Sauer K., Papiz M., Hawthornthwaite-Lawless A., McDermott G., Cogdell R., Isaacs N.W. (1996) Pigment-pigment interactions and energy transfer in the antenna complex of the photosynthetic bacterium Rhodopseudomonas acidophila. Structure, 4, 449462.

92. Fuller R.C., Anderson L.C. (1958) Suppression of carotenoid synthesis and its effect on the activity of photosynthetic bacterial chromatophores. Nature, 181,252-254.

93. Gabrielsen M., Gardiner A.T., Cogdell R.J. (2009) Peripheral Complexes of Purple Bacteria. In: The Purple Phototrophic Bacteria., 28, pp. 135-153.

94. Gall A, Henry S., Takaichi S., Bruno R., Cogdell R.J. (2005) Preferential incorporation of colored-carotenoids occurs in the LH2 complexes from non-sulphur purple bacteria under carotenoid-limiting conditions. Photosynth Res, 86,25-35.

95. Gall A. (1994) Purification, characterisation and crystallisation from a range of Rhodospirillneae pigment- protein complexes, Ph.D. thesis, University of Glasgow, UK.

96. Garcia-Asua G., Cogdell R.J., Hunter C.N. (2002) Functional assembly of the foreign carotenoid lycopene into the photosynthetic apparatus of Rhodobaeter sphaeroides, achieved by replacement of the native 3-step phytoene desaturase with its 4-step counterpart from Erwinia herbieola. Molecular Microbiology, 44,233-244.

97. Garsia-Asua G., Lang H.P., Cogdell R.J., Hunter C.N. (1998) Carotenoid diversity: a modular role for the phytoene desaturase step. Trends in Plants Sci., 3,445-449.

98. Georgakopoulou S., Frese R.N., Johnson E., Koolhaas C., Coldell R.J., van Gronrelle R., van der Zwan G. (2002) Absorption and CD Spectroscopy and Modeling of Various LH2 Complexes from Purple Bacteria. Biophysical J, 82, 2184-2197.

99. Gerken U., Lupo D., Tietz C., Wrachtrup J., Grosh R. (2003) Circular symmetry of the light-harvesting 1 complex from Rhodospirillum rubrum is not perturbed by interaction with the reaction center. Biochemistry, 42,10354-10360.

100.Goodwin T.W. (1956) The carotenoids of photosynthetic bacteria. II. The carotenoids of a number of non-sulphur purple photosynthetic bacteria (Athiorhodiaeeae). Arch Microbiol, 24, 313-322.

101.Goodwin T.W. (1980) The Biochemistry of Carotenoids. V. I: Plants, Chapman and Hall, London.

102.Goodwin T.W., Osman H.G. (1953) Studies in earotenogenesis. General cultural conditions controlling carotenoid (spirilloxanthin) synthesis in the photosynthetic bacterium Rhodospirillum rubrum. Biochem J, 53, 541-546.

103.Griffiths M., Sistrom W.R., Cohen-Bazire G., Stanier R.Y. (1955) Function of carotenoids in photosynthesis. Nature, 176,1211-1215.

104.Grosh R., Hauser H., Bachofen R. (1988). Reversible dissociation of the B873 light-harvesting complex from Rhodospirillum rubrum G9+. Biochemistry, 27, 1004-1014.

105.Guyoneaud R., Matheron R., Liesack W., Imhoff J.F., Caumette P. (1997) Thiorhodococcus minus, gen. nov., sp. nov., a new purple sulfur bacterium isolated from coastal lagoon sediments. Arch Microbiol, 168, 16-23.

106.Hansen T.A., van Gemerden H. (1972) Sulfi de utilization by purple nonsulfur bacteria. Arch Mikrobiol, 86,49-56.

107.Hawthornthwaite A.M., Cogdell R.J. (1991) Bacteriochlorophylls-binding proteins. In: Scheer H. (ed) The Chlorophylls, CRC Press Inc., Boca Raton, Florida, pp. 493-528.

108.Hu X., Schulten K. (1997) How Nature harvests sunlight. Physics Today, 50,28-34.

109.Hunter C.N., Grondell van R., Dorssen van R.J. (1989) The construction and properties of a mutant of Rhodobacter sphaeroides with the LH1 antenna as the sole pigment protein. Biochim Biophys Acta, 973, 383-389.

llO.Imhoff F. (2001) True marine and halophilic anoxygenic phototrophic bacteria. Arch Mocrobiol, 176, 243-254.

111.Imhoff J.F. (1995) Taxonomy and physiology of phototrophic purple bacteria and green sulfur bacteria. In:Anoxygenic Photosynthetic Bacteria (eds R.E. Blankenship,M.T.Madigan and C.E. Bauer), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, pp. 1-15.

112.Imhoff J.F., Hiraishi A., Suling J. (2005) Anoxygenic phototrophic bacteria. In: Brenner D.J., Krieg N.R. and Staley J.T. (eds) Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 2nd ed, V. 2, part A, Springer, New York, pp. 119-132.

113.ImhofF J.F., Suling J. (1996) The phylogenetic relationship among Ectothiorhodospiraceae: a réévaluation of their taxonomy on the basis of 16S rDNA analyses. Arch Microbiol, 165, 106113.

114.Imhoff J.F., Truper H.G. (1977) Ectothiorhodospira halochloris sp. now., a new extremely halophilic phototrophic bacterium containing bacteriochlorophyll b. Arch Microbiol, 114, 115121.

115.Imhoff J.F. (1988) Anoxygenic phototrophic bacteria. In: Austin B (ed) Methods in aquatic bacteriology. Wiley, Chichester, pp. 207-232.

116.Jay F., Lambillotte M., Stark W., Muehlethaler R.K. (1984). The preparation and characterization of native photoreceptor units from the thylakoids of Rhodopseudomonas viridis. EMBO J, 3, 773-776.

117.Jensen S.L., Cohen-Bazire G., Nakayama T.O., Stanier R.Y. (1958) The path of carotenoid synthesis in a photosynthetic bacterium. Biochim. Biophys. Acta, 29, 477-498.

118.Jensen S.L., Cohen-Bazire G., Stanier R.Y. (1961) Biosynthesis of carotenoids in purple bacteria: a re-evaluation based on considerations of chemical structure. Nature (London), 192, 1168-1173.

119.Jones M.R., Fowler G.J., Gibson L.C., Grief G.G., Olsen J.D., Crielaard W., Hunter C.N. (1992) Mutants of Rhodobaeter sphaeroides lacking one or more pigment-protein complexes and complementation with reaction-centre, LH1, and LH2 genes. Mol. Microbiol., 6, 1173— 1184.

120.Karrasch S., Bullough P.A., Ghosh R. (1995). The 8.5 A projection map of the light-harvesting complex I from Rhodospirillum rubrum reveals a ring composed of 16 subunits. EMBO J, 14, 631-638.

121.Ke B. (2000) Photosynthesis: photobiochemistry and photobiophysics. In: Govindjee (ed) Advances in photosynthesis, V. 10, pp. 628.

122.Koepke J., Hu X., Munke C., Schulten K., Michel H. (1996) The crystal stucture of the light harvesting complex II (B800-850) from Rhodospirillum molisehianum. Structure, 4, 581-597.

123.Kovacs A.T., Rakhely G., Kovacs K.L. (2003) Genes involved in the Biosynthesis of Photosynthetic Pigments in the Purple Sulfur Photosynthetic Bacterium Thiocapsa roseopersieina. Applied and Environmental Microbiol, 69, 3093-3102.

124.Koyama Y. (1991) Structures and functions of carotenoids in photosynthetic systems. Photochem. Photobiol., 9B, 265-280.

125.Kwa L.-G. (2007) Study of protein-bacteriochlorophyll and protein-lipid interactions of natural and model light-harvesting complex 2 in purple bacterium Rhodobaeter sphaeroides. PhD Thisis. Miinchen, pp. 266.

126.Lancaster C.R.D., Eemler U., Mitchel H. (1995) The structure of photosynthetic reaction centers from purple bacteria as revealed X-ray crystallography. In: Blankenship R.E., Madigan M.T. and Bauer C.E. (eds) Anoxygenic photosynthetic bacteria, V. 2, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, pp. 503-526.

127.Lancaster C.R.D., Michel H. (1996a) New Insights into the X-ray structure of the reaction center of Rhodopseudomonas viridis. In: Michel-Beyerle M.E. (ed) The Reaction Center of Photosynthetic Bacteria: Structure and Dynamics, Springer-Verlag, Berlin, pp. 23-35.

128.Lancaster C.R.D., Michel H. (1996b) Three-dimensional structures of photosynthetic reaction centers. Photosynth Res, 48, 65-74.

129.Lang H.P., Cogdell R.G., Takaichi S., Hunter C.N. (1995) Complete DNA Sequence , Specific Tn5 Insertion Map, and Gene Assignment of the Carotenoid Biosynthesis Pathway of Rhodobacter sphaeroides. J. Bacteriology, 177, 2064-2073.

130.Lang H.P., Hunter C.N. (1994) The relationship between carotenoid biosynthesis and the assembly of the light-harvesting LH2 complex in Rhodobacter sphaeroides. Biochem. J., 298, 197-205.

131.Lapouge K., Naveke A., Robert B., Scheer H., Sturgis J.N. (2000) Exchanging cofactors in the core antennae from purple bacteria : structure and properties of Zn-bacteriopheophytin-containing LH1. Biochemistry, 39,1091-1099.

132.Law C.J., Roszak A.W., Southall J., Gardiner A.T., Isaacs N.W., Cogdell R.J. (2004) The structure and function of bacterial light-harvesting complexes. Mol. Memb. Biol., 21,183-191.

133.Liaaen-Jensen S., Cohen-Basire G., Nakayama T.O., Stanier R.Y. (1958) The path of carotenoid synthesis in a photosynthetic bacterium. Biochim. Biophys. Acta., 29,477-498.

134.Loach P.A., Parkes-Loach P.S. (1995) Structure-function relationships in core light-harvesting complexes (LH1) as determined by characterization of the structural subunit and by reconstitution experiments. In: Blankenship R.E., Madigan M.T. and Bauer C.E. (eds) Anoxygenic photosynthetic bacteria, V. 2, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, pp. 437-471.

135.Lommen M.A.J., Takemoto J. (1978) Ultrastructure of carotenoid mutant atrain R-26 of Rhodopseudomonas sphaeroides. Arch. Microbiol., 178 (3), 305-308.

136.Madigan M.T. (1988) Microbiology, physiology, and ecology of phototrophic bacteria. In: A.J.B. Zehnder (ed) Biology of Anaerobic Microorganisms, John Wiley & Sons, New York, pp. 39-111.

137.Madigan M.T., Jung D.O. (2009) An Overview of Purple Bacteria: Systematics, Physiology, and Habitats. In: Hunter C.N., Daldal F., Thurnauer M.C., Beatty J.T. (eds) The Purple Phototrophic Bacteria, Springer, pp. 1-15.

138.Makhneva Z., Bolshakov M., Moskalenko A. (2008) Heterogeneity of carotenoid content and composition in LH2 of the sulphur purple bacterium Allochromatium minutissimum grown under carotenoid-biosynthesis inhibition. Photosynth Res, 98, 633-641.

139.Matson C. (1965) Polyacrylamide Gel Electrophoresis A Simple System Using Gel Columns. Analytical Biochem., 13, 294-304.

MO.Matsuura K., Shimada K. (1993) Electrochromic spectral band shift of carotenoids in the photosynthetic membranes of Rhodospirillum molischianum and Rhodospirillum photometricum. Biochim Biophys Acta, 1140, 293-296.

141.McDermott G., Prince S., Freer A., Hawthornthwaite-Lawless A., Papiz M., Cogdell R., Isaacs N. (1995) Crystal structure of an integral membrane light-harvesting complex from photosynthetic bacteria. Nature, 374, 517-521.

142.McGlynn P., Westerhuis W.H.J., Jones M.R., Hunter C.N. (1996). Consequences for the organization of reaction center-light harvesting antenna 1 (LH1) core complexes of Rhodobaeter sphaeroides arising from deletion of amino acid residues from the C terminus of the LH1 a polypeptide. Journal of Biological Chemistry, 271, 3285-3292.

143.Meckenstock R.U., Brunisholz R.A., Zuber H. (1992a). The light-harvesting core-complex and the B820-subunit from Rhodopseudomonas marina. Part I. Purification and characterisation. FEBS Letters, 311,128-134.

144.Meckenstock R.U., Krusche K., Brunisholz R.A., Zuber H. (1992b). The light-harvesting core-complex and the B820-subunit from Rhodopseudomonas marina. Part II. Electron microscopic characterisation. FEBS Letters, 311,135-138.

145.Meckenstock R.U., Krusche K., Staehelin L.A., Cyrklaff M., Zuber H. (1994). The six fold symmetry of the B880 light-harvesting complex and the structure of the photosynthetic membranes of Rhodopseudomonas marina. Biological Chemistry Hoppe-Seyler, 375,429-438.

146.Miller K.R. (1979) Structure of a bacterial photosynthetic membrane. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 76, 6415-6419.

147.Miller K.R. (1982). Three-dimensional structure of a photosynthetic membrane. Nature, 300, 53-55.

148.Montoya G., Cyrklaff M., Sinning I. (1995) Two-dimensional crystallisation and preliminary structure analysis of light-harvesting II (B800-850) complex from the purple bacterium Rhodovulum sulfidophilum. J. Mol. Biol., 250,1-10.

149.Moskalenko A.A., Karapetyan N.V. (1996) Structural role of carotenoids in photosynthetic membranes. Z. Naturforsch, 51, 763-771.

150.Moskalenko A.A., Makhneva Z.K. (2012) Light-harvesting complexes from purple sulfur bacteria Alloehromatium minutissimum assembled without carotenoids. J. Photochem. Photobiol., 108, 1-7.

151 .Moskalenko A. A., Makhneva Z.K., Fiedor L., Scheer H. (2005) Effects of carotenoid inhibition on the photosynthetic RC-LH1 complex in purple sulphur bacterium Thiorhodospira sibirica, Photosynth Res, 86, 71-80.

152.Moskalenko A.A., Toropygina O.A. and Kuznetsova N.Yu. (1994) Pigment-Protein Complexes from Chromatium minutissimum After Extraction of Carotenoids. J. Biochemistry (Moscow), 59, №3, pp. 1049-1053.

153.Moskalenko A.A., Toropygina O.A. and Kuznetsova N.Yu. (1995) The isolation of B812 subcomplex of the B880 core complex and the B800-850 complex from membranes of Chromatium minutissimum with extracted carotenoids; the structural role of carotenoids. J. Photochem and Photobiol. B: Biology, 27,199-207.

154.Niederman R.A. (2006) Structure, Function and Formation of Bacterial Intracytoplasmic Membranes. In: Shively J.M. (ed) Complex Intracellular Structures in Prokaryotes, Microbiology Monographs, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, pp 193-227.

155.Nogi T., Fathir I., Kobayashi M., Nozawa T., Miki K. (2000) Crystal structures of photosynthetic reaction center and highpotential iron-sulfur protein from Thermochromatium tepidum: Thermostability and electron transfer. Proc Nat Acad Sci USA, 97,13561-13566.

156.Noguchi T., Hayashi H., Tasumi M. (1990) Factors controlling the efficiency of energy transfer from carotenoids to bacteriochlorophyll in purple photosynthetic bacteria. Biochimica Biophysica Acta, 1017,280-290.

157.01sen J.D., Sockalingum G.D., Robert B., Hunter C.N. (1994) Modification of a hydrogen bond to a bacteriochlorophyll a molecule in the light-harvesting 1 antenna of Rhodobacter sphaeroides. Proceedings of the National Academy of Sciencs USA, 91, 7124-7128.

158.01sen J.D., Sturgis J.N., Westerhuis W.H.J., Fowler G.J.S., Hunter C.N., Robert B. (1997). Site-directed modification of the ligands to the bacteriochlorophylls of the light-harvesting LH1 and LH2 complexes of Rhodobacter sphaeroides. Biochemistry, 36,12625-12632.

159.0vermann J., Fischer U., Pfennig N. (1992) A new purple sulfur bacterium from saline littoral sediments, Thiorhodovibrio winogradskyi gen. nov. and sp. nov. Arch Microbiol, 157, 329335.

160.Papagiannakis E., Das S.K., Gall A., van Stokkum I.H., Robert B., van Grondelle R., Frank H., Kennis J.T.M. (2003) Light harvesting by carotenoids incorporated into the B850 light-harvesting complex from Rhodobacter sphaeroides R-26.1: Excited-state relaxation, ultrafast triplet formation and energy transfer to bacteriochlorophyll. J. Phys. Chem., 107, 5642-5649.

lôl.Papiz M.Z., Hawthornthwaite A.M., Cogdell R.J., Woolley K.J., Wightman P.A., Ferguson L.A. Lindsay J.G. (1989) Crystallization of the B800-850 light-harvesting complex from Rp. acidophila strain 10050 and the determination of its oligomeric state. J. Mol. Biol., 209, 833835.

162.Papiz M.Z., Prince S.M., Howard T., Cogdell R.J., Isaacs N.W. (2003) The structure and thermal motion of the B800-850 LH2 complex from Rps. acidophila at 2.0 Â resolution and

100 K: new structural features and functionally relevant motions, J. Mol. Biol., 326, 15231538.

163.Paulsen H. (1999) Carotenoids and the Assembly of Light-harvesting Complexes. Frank H.A., Young A.J., Britton G. and Cogdell R.J. (eds): The Photochemistry of Carotenoids, Kluwer Academic Publishers. The Netherlands, pp. 123-135.

164.Pfennig N. (1967) Photosynthetic bacteria. Ann Rev Microbiol, 21, 285-324.

165.Pfennig N. (1978a) General physiology and ecology of photosynthetic bacteria. In: Clayton R.K. and Sistrom W.R. (eds) The Photosynthetic Bacteria, Plenum Press, New York, pp. 3-18.

166.Pfennig N. (1989) Ecology of phototrophic purple and green sulfur bacteria. In: Schlegel H.G. and Bowien B. (eds) Autotrophic Bacteria, Springer-Verlag, Heidelberg, pp. 97-116.

167.Prince S.M., Howard T.D., Myles D.A., Wilkinson C., Papiz M.Z., Freer A.A., Cogdell R.J., Isaacs N.W. (2003) Detergent structure in crystals of the integral membrane light-harvesting complex LH2 from Rhodopseudomonas acidophila Strain 10050, J. Mol. Biol., 326, 307-315.

168.Prince S.M., Papiz M.Z., Freer A.A., McDermott G., Hawthornthwaite-Lawless A.M., Cogdell R.J., Isaacs N.W. (1997) Apoprotein structure in the LH2 complex from Rhodopseudomonas acidophila strain 10050: modular assembly and protein pigment interactions. J. Mol. Biol, 268, 412^123.

169.Pugh R.J., McGlynn P., Jones M.R. (1998) The LH1-RC core complex of Rhodobacter sphaeroides: Interaction between components, time-dependent assembly, and topology of the PufX protein, Biochim. Biophys. Acta, 1366, 301-316.

170.Ranck J.L., Ruiz T., Pehau-Arnaudet G., Arnoux B., Reiss-Husson F. (2001) Twodimensional structure of the native light-harvesting complex LH2 from Rubrivivax gelatinosus and of a truncated form. Biochim. Biophys. Acta, 1506, 67-78.

171.Rees G.N., Harfoot C.G., Janssen P.H., Schoenborn L., Kuever J., Lunsdorf H. (2002) Thiobaca trueperi gen. nov., sp. nov., a phototrophic purple sulfur bacterium isolated from freshwater lake sediment. Int J Syst Evol Microbiol, 52, 671-678.

172.Rilling H.C. (1965) A study of inhibition of carotenoid synthesis. Arch Biochem Biophys, 110, 39-46.

173.Roszak A.W., Howard T.D., Southall J., Gardiner A.T., Law C.J., Isaacs N.W., Cogdell R.J. (2003) Crystal structure of RC-LH1 core complex from Rhodopseudomonas palustris. Science, 203,1969-1972.

174.Rudiger W, Schoch S. (1988) Chlorophylls. In: Goodwin G.S. (ed) Plant Pigments, Academic Press, New York, pp. 1-59.

175.Salton M.R.J., Schmitt M.D. (1967) Effects of diphenylamine on carotenoids and menaquinones in bacterial membranes. Biochim Biophys Acta, 135,196-207.

176.Savage H., Cyrklaff M., Montoya G., Kiihlbrandt W., Sinning I. (1996) Twodimensional structure of light harvesting complex II (LHII) from the purple bacterium Rhodovulum sulfidophilum and comparison with LHII from Rhodopseudomonas acidophila. Structure, 4, 243-252.

177.Scheer H. (1991) Structure and Occurrence of Chlorophylls. In: Scheer H. (ed) Chlorophylls, CRC Press, Boca Raton, pp. 3-30.

178.Scheer H. (2006) An Overview of Chlorophylls and Bacteriochlorofylls: Biochemistry, Biophysics, Functions and Applications. In: Grimm B., Porra R.J., Rudiger W. and Scheer H. (eds): Chlorophylls and Bacteriochlorophylls, Springer. The Netherlands, pp. 1-26.

179.Scheer H., Svec W.A., Cope B.T., Studier M.H., Scott R.G., Katz J.J. (1974) Structure of Bacteriochlorophyll b. J Am Chem Soc, 96, 3714-3716.

180.Scheuring S., Busselez J., Levy D. (2005) Structure of the dimeric PufX-containing core complex of Rhodobacter blasticus by in situ atomic force microscopy. Journal of Biological Chemistry, 280,1426-1431.

181.Scheuring S., Francia F., Busselez J., Melandri B.A., Rigaud J.L., Levy D. (2004a). Structural role of PufX in the dimerization of the photosynthetic core complex of Rhodobacter sphaeroides. Journal of Biological Chemistry, 279, 3620-3626.

182.Scheuring S., Rigaud J.L., Sturgis J.N. (2004b). Variable LH2 stoichiometry and core clustering in native membranes of Rhodospirillumphotometricum. EMBO Journal, 23, 4127-4133.

183.Scheming S., Seguin J., Marco S., Levy D., Robert B., Rigaud J.-L. (2003). Nanodissection and highresolution imaging of the Rhodopseudomonas viridis photosynthetic core complex in native membranes by AFM. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 100, 1690-1693.

184.Schmidt K. (1978) Biosynthesis of carotenoids. In: Clayton R.K., Sistrom W.R. (eds) The photosynthetic bacteria, Plenum Press, New York, pp. 729-750.

185.Schwerzmann R.U., Bachofen R. (1989) Carotenoid Profiles in Pigment-Protein Complexes of Rhodospirillum rubrum. Plant Cell Phisiol, 30,497-504.

186.Sener M.K., Olsen J.D., Hunter C.N., Schulten K. (2007) Atomic-level structural and functional model of a bacterial photosynthetic membrane vesicle. PNAS., 104, 15723-15728.

187.Senge M.O., Smith K.M. (1995) Biosynthesis and Structures of the Bacteriochlorophylls. In: Blankenship R.E., Madigan M.T., Bauer C.E. (eds): Anoxigenic Photosynthetic Bacteria, Kluwer Academic Publishers. The Netherlands, pp. 137-151.

188.Siebert C.A., Qian P., Fotiadis D., Engel A., Hunter C.N., Bullough P.A. (2004). Molecular architecture of photosynthetic membranes in Rhodobacter sphaeroides: the role of PufX. EMBO Journal, 23, 690-700.

189.Siefermann-Harms D. (1987) The light harvesting and protective functions of carotenoids in photosynthetic membranes, Physiol. Plantarum, 69, 561-568.

190.Singh R.K., Britton G., Goodwin T.W. (1973) Carotenoid biosynthesis in Rhodopseudomonas sphaeroides. Biochem. J., 136, 413—419.

191.Stahlberg H., Dubochet J., Vogel H., Ghosh R. (1998) Are the light-harvesting I complexes from Rhodospirillum rubrum arranged around the reaction center in a square geometry? Journal of Molecular Biology, 282, 819-831.

192.Stark W., Jay F., Muehlethaler K. (1986) Localization of reaction center and light harvesting complexes in the photosynthetic unit of Rhodopseudomonas viridis. Archives of Microbiology, 146, 130-133.

193.Stowell M.H.B., McPhillips T.M., Rees D.C., Soltis S.M., Abresch E., Feher G. (1997) Light-induced structural changes in photosynthetic reaction center: Implications for mechanism of electron-proton transfer. Science, 276, 812-816.

194.Sturgis J.N., Niederman R.A. (2009) Organization and Assembly of Light-Harvesting Complexes in the Purple Bacterial Membrane In: The Purple Phototrophic Bacteria: Advances in Photosynthesis and Respiration. Springer, V. 28, pp. 253-273.

195.Sturgis J.N., Robert B. (1997) Pigment binding-site and electronic properties in light-harvesting proteins of purple bacteria. Journal of Physical Chemistry B, 101, 7227-7231.

196.Takaichi S. (1999) Carotenoids and carotenogenesis in anoxygenic photosynthetic bacteria. In: Frank H.A., Young A.J., Britton G. and Cogdell R.J. (eds) The Photochemistry of Carotenoids (Advances in Photosynthesis and Respiration, V. 8), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht pp. 39-69.

197.Takaichi S. (2009) Distribution and Biosynthesis of Carotenoids. In: Hunter C.N., Daldal F., Thurnauer M.C., Beatty J.T. (eds) The Purple Phototrophic Bacteria, Springer, pp. 97-117.

198.Takaichi S., Shimada K. (1992) Characterization of carotenoids in photosynthetic bacteria, Methods Enzymol, 213, 374-385.

199.Telfer A., Pascal A., Gall A. (2008) Carotenoids in photosynthesis. In: Britton G., Liaaen-Jensen S., Pfanger H. (eds) Carotenoids. Natural Functions. Birkhauser Verlag, Switzerland, pp. 265-308.

200.Theiss C., Leupold D., Moskalenko A.A., Razjivin A.D., Eichler H.J., Lokstein H. (2008) Femtosecond transient absorption spectroscopy of native and carotenoid-less purple bacterial LH2 clarifies functions of carotenoids, Biophys. J. 94,4808-4811.

201.Thornber J.P., Trosper T.L., Strouse C.E. (1978) Bacterichlorophyll in vivo; relationship of spectral forms to specific membrane components, in: Photosynthetic bacteria, Cleyton R.K. and Sistrom W.R. (eds.) pp. 133-164.

202.Thornber P.J. (1970) Photochemical Peactions of Purple Bacteria as Revealed by Studies of Three Spectrally Different Carotenobacteriochlorophill-Ptotein Complexes Isolated from Chromatium, Strain D. Biochemistry J., 9, 2688-2698.

203.Turian G. (1950) Recherches sur la biosynthese des carotenoides chez un Bacille paratuberculeux. III. Inhibition de la pigmentation par la diphenylamine, Helv. Chim. Acta, 33 1988-1993.

204.Walz T., Jamieson S.J., Bowers C.M., Bullough P.A., Hunter C.N. (1998) Projection Structures of Three Photosynthetic Complexes from Rhodobacter sphaeroides: LH2 at 6 A , LH1 and RC-LH1 at 25 A. J. Mol. Biol., 282, 833-845.

205.Weisburg W.G., Barns S.M., Pelletier D.A., Lane D.J. (1991) 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study. J Bacteriol., 173, 697-703.

206.Westerhuis W.H.J., Sturgis J.N., Ratcliffe E.C., Hunter C.N., Niederman R.A. (2002) Isolation, size estimates, and spectral heterogeneity of an oligomeric series of light-harvesting 1 complexes from Rhodobacter sphaeroides. Biochemistry, 41, 8698-8707.

207. Willows R.D., Kriegel A.M. (2009) Biosynthesis of Bacteriochlorophylls in Purple Bacteria In: Hunter C.N., Daldal F., Thurnauer M.C., Beatty J.T .(eds) The Purple Phototrophic Bacteria, Springer, pp. 57-79.

208.Woese C.R., Fox G.E. (1977) Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms. Proceedings of the National Academy of Sciences, 74, 5088-5090.

209.Woodbury N.W., Allen J.P. (1995) The pathway, kinetics and thermodynamics of electron transfer in wild type and mutant reaction centers of purple nonsulfur bacteria. In: Blankenship R.E., Madigan M.T. and Bauer C.E. (eds) Anoxygenic photosynthetic bacteria, V. 2, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, pp. 527-557.

210.Woronowicz K., Harrold J.W., Kay J.M., Niederman R.A. (2013) Structural and functional proteomics of intracytoplasmic membrane assembly in Rhodobacter sphaeroides. J Mol Microbiol Biotechnol, 23,48-62.

211.Wraight C.A., Gunner M.R. (2009) The Acceptor Quinones of Purple Photosynthetic Bacteria -Structure and Spectroscopy. In: Hunter C.N., Daldal F., Thurnauer M.C., Beatty J.T. (eds) The Purple Phototrophic Bacteria, Springer, pp. 379-405.

212.Young C.S., Beatty J.T. (2003) Multi-level regulation of purple bacterial light-haresting complexes. In Light-harvesting Antennas in Photosynthesis, V. 13. Advances in Photosynthesis (eds. Green B.B. & Parson W.W.), Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, pp. 449^170.

213.Zuber H., Brunisholz R.A. (1991) Structure and function of antenna polypeptides and chlorophyll-protein complexes: Principles and variability. In: Scheer H. (ed) The Chlorophylls, CRC Press Inc., Boca Raton, Florida, pp. 627-703.

214.Zuber H., Cogdell R.J. (1995) Structure and organisation of purple bacterial antenna complexes. In: Blankenship R.E., Madigan M.T., Bauer C.E. (eds) Anoxygenic Photosynthetic Bacteria, Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, pp. 315-348.

215.Zurdo J., Fernandez-Cabrera C., Ramirez J.M. (1993) A structural role of carotenoids in the light-harvesting complex. Biochem. J., 290, 531-537.