Получение и исследование мутантных реакционных центров Rhodobacter sphaeroides с аминокислотными заменами вблизи бактериохлорофиллов активной цепи кофакторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.04, кандидат биологических наук Хмельницкая, Татьяна Игоревна

• Хмельницкая, Татьяна Игоревна
• кандидат биологических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Хмельницкая, Татьяна Игоревна

ВВЕДЕНИЕ 8

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФОТОТРОФИЫХ ПУРПУРНЫХ НЕСЕРНЫХ БАКТЕРИЙ

1.1.1. Филогения, морфология, метаболизм 12

1.1.2. Пигменты и фотосинтетеческие мембраны 12

1.1.3. Структура фотосинтетических комплексов Rba. sphaeroides 15

1.1.4. Первичные процессы фотосинтеза в реакционных центрах 18-19 Rba. sphaeroides

1.2 ГЕНЕТИКА БАКТЕРИАЛЬНОГО ФОТОСИНТЕЗА

1.2.1. Структура фото синтетического генного кластера и ри/-оперона 19-21 Rba. sphaeroides

1.2.2. Регуляция фотосинтетических генов пурпурных бактерий 21

1.3. ОСНОВНЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНОГО ФОТОСИНТЕЗА

1.3.1. Генетические системы для направленного мутагенеза 22-25 реакционных центров пурпурных бактерий

1.3.2. Методы генной инженерии, используемые для получения мутантных реакционных центров 25

1.3.3. Влияние аминокислотных замещений вблизи кофакторов переноса электрона на первичное разделение зарядов в бактериальных реакционных центрах 31

1.4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПЕРВИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ ЗАРЯДОВ В РЕАКЦИОННОМ ЦЕНТРЕ

1.4.1. Оптическая спектроскопия 38

1.4.2. Дифференциальная спектроскопия 40

1.4.3. Спектроскопия высокого временного разрешения

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. МОЛЕКУЛЯРНО-БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

2.1.1. Составление олигонуклеотидов для направленного мутагенеза

L и М субъединиц РЦ Rba. sphaeroides 41

2.1.2. Методы направленного мутагенеза 42

2.1.3. Выращивание бактериальных штаммов

2.1.4. Выделение и очистка плазмидной ДНК из клеток Е. coli

2.1.5. Выделение тотальной ДНК из клеток Rba. sphaeroides

2.1.6. Расщепление плазмидной ДНК эндонуклеазами рестрикции

2.1.7. Горизонтальный электрофорез в агарозном геле

2.1.8. Препаративное выделение ДНК из геля

2.1.9. Приготовление вектора и фрагментов ДНК для лигирования

2.1.10. Лигирование вектора и фрагментов ДНК

2.1.11. Количественное определение ДНК в образце . 45

2.1.12. Получение компетентных клеток 46 2.1.13 Трансформация клеток E.coli. плазмидной ДНК 46-47 2.1.14. Конъюгативный перенос плазмид в Rba. sphaeroides через Е. coli 47

2.2. ВЫДЕЛЕНИЕ И ОЧИСТКА РЕАКЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ Rba. sphaeroides

2.2.1. Получение хроматофоров

2.2.2. Очистка реакционных центров методом жидкостной хроматографии 48

2.3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕАКЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ

2.3.1. Оптическая спектроскопия

2.3.2. Количественное определение содержания бактериохлоринов в РЦ 49

2.3.3. Разделение пигментов экстрагированных из реакционных центров с помощью метода HPLC

2.3.4. Дифференциальная спектроскопия

2.3.5. Оптическая спектроскопия высокого временного разрешения

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1. КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО МУТАГЕНЕЗА РЕАКЦИОННОГО ЦЕНТРА Rba. sphaeroides

3.1.1. Конструирование плазмид, несущих отдельные участки ^М/^оперона 51

3.1.2. Удаление из^м^оперонаpufBA генов, кодирующих коровый светособирающий комплекс 52

3.1.3. Комплементация /ги/Яцефицитных штаммов Rba. sphaeroides плазмидой, содержащей полный puf-оперон 55

3.1.4. Спектральные характеристики рекомбинантных штаммов

Rba. sphaeroides

3.2. ВНЕСЕНИЕ АМИНОКИСЛОТНЫХ ЗАМЕЩЕНИЙ BLnM СУБЪЕДИНИЦ РЕАКЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ Rba. sphaeroides

3.2.1. Составление олигонуклеотидов, использованных для мутагенеза

3.2.2.Мутагенез с помощью GeneEditor in vitro

Site-Directed Mutagenesis 58

3.2.3. Мутагенез с помощью полимеразной цепной реакции 59

3.2.4. Схемы переклонирования мутантных фрагментов 60

3.2.5. Рестриктный анализ плазмид, несущих мутации в puf- М гене

3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ МУТАНТНЫХ ШТАММОВ Rba. sphaeroides

3.3.1. Оптическая спектроскопия 63

3.3.2. Дифференциальная спектроскопия мутантных РЦ M206IH

3.3.3. Оптическая спектроскопия высокого временного разрешения в исследовании мутанта M206IH 65

3.3.4. Количественное определение содержания бактериохлоринов в РЦ мутанта M206IH

3.3.5. Разделение пигментов реакционных центров мутанта M206IH с помощью метода HPLC 67

3.3.6. Оптическая спектроскопия высокого временного разрешения в исследовании мутантов M210YL и M21YW 68

3.3.7. Оптическая спектроскопия высокого временного разрешения в исследовании РЦ двойного мутанта М21OYL/ M197FY

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1 .Свойства новых мутантных РЦ с замещением M206IH 72

4.2. Свойства мутантных РЦ с замещением М210YL и М210YW 77

4.3.Свойства мутантных РЦ с замещением M210YL/M197FY 79-80 ВЫВОДЫ 81 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 82список сокращений

Rba. - Rhodobacter Rps. - Rhodopseudomonas Blc. - Blastochloris

Трис-трисгидроксиметиламинометанхлорид ПЦР - полимеразная цепная реакция Бхл - бактериохлорофилл Бф - бактериофеофитин РЦ - реакционный центр

ВА- мономерный бактериохлорофилл активной цепи переноса электрона

Вв - мономерный бактериохлорофилл неактивной цепи переноса электрона

НА - бактериофеофитин активной цепи переноса электрона

Нв - бактериофеофитин неактивной цепи переноса электрона

Р - димер бактериохлорофилла, первичный донор электрона

LH1 - светособирающий комплекс 1(коровый антенный комплекс)

LH2 - светособирающий комплекс 2 (периферический антенный комплекс)

Qa , Qb - убихиноны

Km - канамицин

Тс - тетрациклин

Amp - ампицилин

Sm - стрептомицин

DEAE - диэтиламиноэтил целлюлоза

LDAO - лаурилдиметиламинооксид т.п.о. - тысяча пар оснований

DTT — дитиотриэтол

ЭДТА - этилендиаминтетраацетат DMSO - диметилсульфоксид PEG - полиэтиленгликоль ФСБ - фотосинтетическая единица Фс - фемтосекунда

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение и исследование мутантных реакционных центров Rhodobacter sphaeroides с аминокислотными заменами вблизи бактериохлорофиллов активной цепи кофакторов»

Актуальность проблемы. Первый этап преобразования энергии света в энергию химических связей происходит в реакционных центрах (РЦ) фотосинтеза. В настоящее время бактериальные РЦ пурпурных бактерий достаточно хорошо исследованы, что позволяет использовать их как удобный объект для изучения первичных процессов фотосинтеза и в качестве модельных систем для исследования более сложных комплексов, таких, как фотосистема 2 высших растений. Важным достижением стала работа по кристаллизации РЦ Blc. viridis в середине 80-годов. В настоящее время имеются рентгеноструктурные данные о строении РЦ дикого типа Rba. sphaeroides с разрешением около 2,5 А и многих мутантных РЦ. Объединение молекулярно-биологичсских и биофизических методов исследования позволяет получить новую информацию о взаимодействии хромофоров реакционных центров с белковым окружением. Именно это взаимодействие обеспечивает предельную эффективность первичного разделения зарядов при фотосинтезе. Метод направленного мутагенеза позволяет вносить направленные замещения в белковые субъединицы РЦ для изучения роли отдельных аминокислот в процессе переноса электрона и исследования их влияния на эффективность и направленность данного процесса. В нашей лаборатории используется сочетание современных молекулярно-биологических и таких биофизических методов, как оптическая спектроскопия высокого временного спектрального разрешения. В данной работе сконструирована и усовершенствована система для направленного мутагенеза РЦ Rba. sphaeroides, а также получены РЦ с одинарными и двойными аминокислотными замещениями вблизи первичного донора электрона Р и первичного акцептора Ва.

Цели и задачи работы. Диссертация посвящена конструированию и усовершенствованию генетической системы для создания мутантных штаммов пурпурной бактерии Rba. sphaeroides и их исследованию с помощью методов оптической спектроскопии и биохимических методов. Задачи работы состояли в следующем:

1. Создание генетической системы для направленного мутагенеза, позволяющей вносить точечные мутации в puf- L puf -М гены, кодирующие L и М белковые субъединицы реакционного центра Rba. sphaeroides.

2. Усовершенствование данной генетической системы для получения рекомбинантных штаммов с тремя фенотипами: RC+ LH1+LH2+, RC+LH1+LH2", RC1 LH1"LH2".

3. Получение мутантных РЦ с заменой остатков тирозина в положении М210 на лейцин и триптофан (M210YL, M210YW), двойного мутанта (M210YL/M197FY), расположенных вблизи кофакторов переноса электрона и исследование роли этих остатков в процессе первичного разделения зарядов в РЦ.

4. Создание мутантных РЦ с заменой изолейцина на гистидин в положении М206 (M206IH).

Научная новизна. На основе сконструированной генетической системы для мутагенеза реакционного центра Rba. sphaeroides впервые были получены мутантные РЦ

M210YL/M197FY и M206IH. В результате проведенных исследований были получены новые данные о динамике кофакторов и белков РЦ в процессе первичного разделения зарядов. При исследовании мутантных РЦ M210YW и M210YL методом фемтосекундной спектроскопии впервые было показано, что одним из основных факторов, определяющих высокую эффективность разделения зарядов и стабилизацию состояния с разделенными зарядами в реакционных центрах пурпурных бактерий, является сочетание переноса электрона от первичного донора электрона Р* к первичному акцептору ВА и изменения ядерных координат за счет переориентации гидроксильной группы тирозина М210.

Исследование спектральных свойств РЦ мутанта M206IH позволило получить новую информацию о влиянии белкового окружения бактериохлорофиллов Рв и ВА на квантовую эффективность разделения зарядов и скорость переноса электрона в РЦ. 9

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Всесоюзной школе - конференции молодых ученых "Горизонты физико-химической биологии" (Пущино, 2000), на 10-м Международном симпозиуме по фототрофным прокариотам (Барселона, Испания, 2000), на 5-й Всесоюзной школе- конференции молодых ученых "Биология - наука 21-го века" (Пущино, 2001), на Международной научной конференции «Биологические ресурсы и устойчивое развитие» (Пущино, 2001), на Международных Путинских чтениях по фотосинтезу (Пущино, 2002), на Международной научной конференции «Фотосинтез и получение урожая» (Киев, Украина, 2002), на 11 -м Международном симпозиуме по фототрофным прокариотам (Токио, Япония, 2003), на Международной конференции по первичным процессам фотосинтеза (Пущино, 2003), на 29-м Конгрессе ФЭБС (Варшава, Польша, 2004), на 3-м Съезде биофизиков России (Воронеж, 2004), на научной конференции «Российская биоэнергетика: от молекул к клетке» (Москва, 2005), на Международном Биофизическом Конгрессе (Монпелье, Франция, 2005), на XVIII Пущинских чтениях по фотосинтезу и Всероссийской конференции «Преобразование энергии света при фотосинтезе» (Пущино, 2005), на 9-й международной Пущинской школе - конференции молодых ученых «Биология - наука 21 века» (Пущино, 2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 22 работы, из них 1 - в зарубежном журнале списка ВАК (.Т. Phys. Chem.), 4 - в отечественных журналах списка ВАК, 17 тезисов докладов на отечественных и международных конференциях.

Автор выражает глубокую благодарность руководителю В. А. Шувалову за научные консультации и общее руководство. JI. Г. Васильевой за помощь в разработке и освоении методов направленного мутагенеза РЦ, а также за активное участие в интерпретации и обсуждении результатов. Искренне благодарю сотрудников лаборатории Р. А. Хатыпова за помощь в измерении дифференциальных спектров поглощения и фемтосекундных кинетик мутантных РЦ, а также А. Я. Шкуропатова и В.А. Шкуропатову за консультации в разработке методов выделения РЦ. Большая благодарность Т.С Волщуковой за техническую помощь в приготовлении сред и обеспечении реактивами. Особенная благодарность А.Г Яковлеву за фемтосекундные измерения (Институт им. А.Н. Белозерского МГУ им. М.В. Ломоносова) и И.А. Кашпарову за проведение HPLC-хроматографии пигментов (Институт белка РАН).

Заключение диссертации по теме «Биохимия», Хмельницкая, Татьяна Игоревна

Выводы

1. Создана генетическая система для направленного мутагенеза, позволяющая вносить точечные мутации в L и М субъединицы реакционных центров Rba. sphaeroides. Модифицикация системы позволила получить рекомбинантные штаммы с тремя фенотипами, содержащими две, одну светособирающие антенны, а также безантенные реакционные центры

2. Получены мутантные РЦ Rba. sphaeroides: M210YL, M210YW, M210YL/M197FY, M206IH.

3. Установлено, что квантовый выход разделения зарядов в РЦ мутанта M206IH приблизительно в 4 раза ниже, чем в РЦ дикого типа, а скорость разделения зарядов ниже в 100 раз.

4. Показано, что в РЦ дикого типа обратимая переориентация полярной ОН-группы тирозина М210 стабилизирует состояние с разделенными зарядами

Р+ Вд~. В мутантных РЦ M210YL, M210YW, отсутствует стабилизация состояния с разделенными зарядами Р+ ВЛ~в пикосекундном временном интервале.

5. В РЦ двойного мутанта M210YL/M197FY как и в одинарном мутанте M210YL не наблюдается стабилизации состояния с разделенными зарядами РВд~ в пикосекундном временном интервале. В результате образования водородной связи между атомами тирозина Ml97 и ацетил-карбонильной группой первого тетрапиррольного кольца Рв мутанта наблюдается низкочастотный сдвиг осцилляций в кинетиках стимулированного излучения при 940 и в области поглощения ВА~ при 1020 нм, связанный с увеличением эффективной массы первого пиррольного кольца Рв, совершающего движение в направлении к Рд.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Хмельницкая, Татьяна Игоревна, 2008 год

1. Говинджи Орт. Д. Фотосинтез ,1987. М: Мир с.728.

2. Кондратьева Е. Н. Пурпурные бактерии.В кн.: Кондратьева Е.Н., Максимова И.В., Самуилов В.Д. Фототрофные микроорганизмы. 1989. С. 6-82. Изд. Московского Университета.

3. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование: пер. с англ. / М: Мир. 1984. 480 с.

4. Мокроносов, Гавриленко, Фотосинтез: Физиолого-экологические и биохимические аспекты. М., Академия. 2006. 446 с.

5. Нолтинг Б. Мир биологии и медицины. Серия "Новейшие методы исследования биосистем". Техносфера, М., 2005, 19 с.

6. Охапкина С. С., Акишев А. Г., Дегтярев С. X. Полимеразно-цепная реакция (ПЦР) и ее применение // http://www.sibenzyme.ru.

7. Патрушев Л.И. Искусственные генетические системы. Том 1. М.: Наука, 2004. 526 с.

8. Хатыпов Р. А., Васильева Л. Г., Фуфина Т. Ю. и др. Влияние замещения изолейцина L177 на гистидин на пигментный состав и свойства реакционных центров пурпурной бактерии Rhodobacter sphaeroides II Биохимия. 2005.

9. Шайтан КВ. Каким образом электрон движется по белку//СОЖ., 1999. No 3. С. 55-62.

10. М.Шувалов В.А. Первичное преобразование световой энергии при фотосинтезе. М.:1. Наука, 1990. 208 с.

11. Шувалов В.А. Преобразование солнечной энергии в первичном акте разделения зарядов в реакционном центре фотосинтеза // Москва: наука, 2000. 47с.

12. Яковлев А. Г., Шувалов В. А. Разделение зарядов в реакционных центрах фотосинтеза при фемтосекундном возбуждении //Биохимия. 2001. Т. 66, С. 261 -272.

13. Яковлев А. Г., Шувалов В. А. Перенос электрона в дейтерированных реакционных центрах Rhodobacter sphaeroides при 90°К по данным фемтосекундной спектроскопии // Биохимия. 2003. Том 68, вып. 6. С. 741 749.

14. Allen, J. P., and Williams, J. C. Relationship between the oxidation potential of the bacteriochlorophyll dimer and electron transfer in photosynthetic reaction centers // J. of Bioenergetics and Biomembranes. 1995. Vol. 27. P. 275 -283.

15. M.Allen J.P., Feher G., Yeates Т.О., Komiya H., Rees D.S. Strucrure of reaction center from Rhodobacter sphaeroides R-26: the cofactors // Proc.Natl. Acad.Sci. USA, 1987. Vol.84. P. 5730-5734.

16. Arlt Т., Schmidt S., Kaiser W. et al. The accessory bacteriochlorophyll: A real electron carier in primary photosynthesis//Biochemistry, 1993. Vol. 90. P. 11757-11761.

17. Armitage J.P., Ingham C. and Evans M.C. Role of proton motive force in phototactic and aerotactic responses of Rhodopseudomonas sphaeroides //J Bacteriol. 1985. V. 161 P. 967972.

18. Ashby M. K., Coomber S. A., Hunter C.N. Kloning, nucleotide sequence and transfer of genes for the B800-850 light-harvesting complex of Rhodobacter sphaeroides // FEBS Letters. 1987.Vol. 213. P. 245-248.

19. Beens H., Weller A. Excited molecular я -complexes in solution. In: Organic Molecular Photophysics. Birks J.B. (ed). John Willey and Sons, London. 1975. V. 11. P. 159-215.

20. Bergey A. Taxonomic outline of the Archaea and Bacteria. 2000. Bergey's manual of systematic bacteriology, 2nd Edition, 2002.

21. Burgess, J. C., Ashby, M. K., and Hunter, C. N. Characterization and complementation of a mutant of Rhodobacter sphaeroides with a chromosomal deletion in the light-harvesting (LH2) genes // J. Gen. Microbiol., 1989. Vol. 135, P. 1809 1816.

22. Bylina E.J., Kolaczkowski S. V., Norris J. R., Youvan D. C. EPR characterization of genetically modified reaction centers of Rhodobacter capsulatus II Biochemistry, 1990. Vol. 29. P. 6203-6210.

23. Bylina E.J., Jovine R., Youvan D.C. In: The Photosynthetic Bacterial Raection center: Structure and Dynamics, eds. Breton J., and Vermeglio A. (Plenum, New York), 1988. P. 113-118.

24. Bylina E.J., Ismail S., Youvan D.C. Plasmid pU29, a vehicle for mutagenesis of the photosynthetic puf operon in Rhodopseudomonas capsidata II Plasmid, 1985. Vol. 16. P. 175-181.

25. Bylina E.J., Youvan D.C. Directed mutations affecting spectroscopic and electron transfer properties of the primary donor in the photosynthetic reaction center // Proc. Natl. Acad. Sci., 1988. Vol. 85. P. 7226-7230.

26. Chang, C.-K., Chen, L. X.-O., Dimagno, T. J. et al. Initial electron transfer in photosynthetic reaction centers of Rhodobacter capsulatus mutants // Chem. Phys. 1991. Let. 176. P. 366 — 372.

27. Chirino, A. J., Lous, E. J., Huber, M. Crystallografic analyses of site-directed mutants of the photosynthetic reaction center from Rhodobacter sphaeroides II Biochemistry. 1994. Vol. 33. P. 4584-4593.

28. Cogdell R., Gardiner A. T. Li ght harvesting by purple bacteria: a circular argument // Microbiology Today, 2001. Vol. 28. P. 120-122.

29. Deisenhofer J., Epp K, Miki K, Huber R., Michel H. Structure of the protein subunits in the photosynthetic reaction center of Rhodopseudomonas viridis at 3 A resolutions // Nature, 1985. Vol. 318. P. 618-624.

30. Donohue, T. J., Kiley, P. J., and Kaplan, S. The puf operon region of Rhodobacter sphaeroides //Photosynthes. Research. 1988a. Vol. 19. P. 39 61.

31. Donohue, T. J., McEwan, A. G., VanDoren, S. et al. Phenotypic and genetic characterization of cytochrome c2-deficient mutants of Rhodobacter sphaoides II Biochemystry. 1988b. Vol. 27. P. 1918- 1925.

32. Farchaus J.W., Qesterhelt D. A Rhodobacter sphaeroides puf L, M and X deletions mutant and its complementation in trans with a 5.3 kb puf operon shuttle fragment // EMBO J., 1989. Vol. 8. P. 47-54.

33. Finkele U., Lautervasser C., Zinth W. Role of tyrosine M210 in the initial charge separation of reaction center of Rhodobacter sphaeroides II Biochemistry, 1990. Vol. 29. P. 8517-8521.

34. Finkele U, Lautenvasser Ch., Zinth W., Gray K.A., Oesterhelt D. Role of tyrosine M210 in the initial charge separation of reaction centers of Rhodobacter sphaeroides II Biochemistry, 1990. Vol. 29. P. 8517-8521.

35. Fufina TY, Vasilieva LG, Khatypov RA, Shkuropatov AY, Shuvalov VA. FEBS Lett. 2007 Dec 22; 581(30):5769-73. Epub 2007 Nov 26.

36. Ghosh R., Iiauser H., Bachofen R. Reversible dissociation of the B873 light-harvesting complex frm Rhodospirilium rubrum G9+ // Biochemistry, 1988. Vol. 27. P. 1004-1014.

37. Giraud E., Fardoux J., Fourrier N., Hannibal L., Genty В., Bouyer P., Dreyfus B. and Vermeglio A. Bacteriophytochrome controls photosystem synthesis in anoxygenic bacteria// Nature 2002.V. 417. P. 202-205.

38. Goldmith, J. O., King, В., and Boxer, S. G. Mg coordination by amino acid site chains is not required for assembly and function of the special pair in bacterial photosynthetic reaction centers // Biochemistry. 1996. Vol. 35. P. 2421 -2428.

39. Gouterman M. Spectra of porphyrins// J. Mol. Spectroscopic., 1961. Vol. 6. P. 138-163.

40. Gray K. A., Farchjaus J.W., Wachtveitl J., Breton J., Oesterhelt D. Initial characterization of site-directed mutants of tyrosine M210 in the reaction center of Rhodobacter sphaeroides 11 EMBO J., 1990. Vol. 9. P. 2061-2070.

41. Grishanin R.N., Gauden D.E. and Armitage J.P. Photoresponses in Rhodobacter sphaeroides: Role of photosynthetic electron transport// J. Bacteriol. 1997. V.179 P. 24-30

42. Iiemsley, A., Arnheim, N., Toney, M. D. et al. A simple method for site-directed mutagenesis using the polymerase chain reaction // Nucleic Acids Research. 1989. Vol. 17. P. 6545 -6551.

43. Ho, S. N., Hunt, H. D., Horlon, R. M. et al. Site-directed mutagenesis by overlap extansion using the polymerase chain reaction// Gene. 1989. Vol. 77. P. 51 59.

44. Holden-Dye K, Crouch LI, Jones MR. Structure, function and interactions of the PufX protein. Biochim Biophys Acta. 2008 Jul-Aug; 1777(7-8):613-30. Epub 2008 Apr 18.

45. Ни X., Schidten K. Model for the light-harvesting complex I (B875) of Rhodobacter sphaeroides II Biophysical Journal, 1998. Vol. 75 P. 683-694.

46. Jia, Y., Dimagno, T. J., Chan, C.-K. et al. Primary charge separation in mutant reaction centers of Rhodobacter capsulatus II J. Phys. Chem. 1993. Vol. 97. P. 13180 13191.

47. Kalman, L., LoBrutto, R., Allen, J. P. et al. Manganese oxidation by modified reaction centers from Rhodobacter sphaeroides II Biochmistry. 2003. Vol. 42. P. 11016 11022.

48. Kaplan, S., and Donohue, T. J. Genetic analysis of photosynthetic membrane biogenesis in Rhodobacter sphaeroides // The Photosynthetic reaction center / Ed. Deisenhofer, J., and Norris, J. P. Academic Press, .INC. 1993. Vol. 2. P. 101 131.

49. Kehoe D.M. and Grossman A.R. Similarity of a chromatic adaptation sensor to phytochrome and ethylene receptors// Science 1996. V.273. P. 1409-1412.

50. King, B. A., Stanley, R. J., and Boxer, S. G. Excited stale energy transfer pathways in photosynthetic reaction centers. 2. Heterodimer special pair // J. Phys. Chem. B. 1997. Vol.101. P. 3644-3648.

51. Kiley P.J., Kaplan S. Molecular genetics of photosynthetic membrane biosynthesis in Rhodobacter sphaeroides 11 Microbiol Rev., 1988. Vol. 52. P. 50-69.

52. Kirmaier C.H., Laible P.D., Hanson D.K., Holten D. B-side charge separation in bacterial photosynthetic reaction centers: nanosecond time scale electron transfer from HB" to QBh // Biochemistry, 2003. Vol.42. P2016-2024.

53. Klug G., Regulation of expression of photosynthesis genes in anoxygenic photosynthetic bacteria. //Arch Microbiol., 1993, Vol. 159. P. 397-404.

54. Klug G., Masuda S. Regulation of genes by light. In: Edvances in Photosynthesis and Respiration, V. 28 The Purple Phototrophic Bacteria, (Hunter C., Thumaer C., Beatty J, eds.), Elsevier, 2009, Ch. 36, P.727-740.

55. Kyndt J.A., Meyer Т.Е. and Cusanovich M.A. Photoactive yellow protein, bacteriophytochrome, and sensory rhodopsin in purple phototrophic bacteria// Photochem Photobiol Sci 2004.V. 3. P. 519-530

56. Lancaster, C. R. 11, and Michel, H. Photosynthetic reaction centers of purple bacteria // Handbook of metalloproteins / Ed. Messerschmidt, A., Huber, R., Poulos, T. et al.: K. John Wiley &Sons, Ltd, Chichester. 2001. P. 119-135.

57. Lang F.S., Oesterhelt D. Gene transfer system for Rhodopseudomonas viridis II J Bacteriol., 1989. Vol. 171. P. 4425-4435.

58. J An, X., Murchison, H. A., Nagarajan, V. et al. Specific alteration of the oxidation potential of the electron donor in reaction centers from Rhodobacter sphaeroides И Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1994. Let. 91. P. 10265 10269.

59. Lockhart, D. J., Kirmaier, C., Holten, D. et al. Electronic field effects on the initial electron-transfer kinetiks in the bacterial photosynthetic reaction centers // J. Phys. Chem. 1990. Vol. 94. P. 6987-6995.

60. Madigan MT, Gest LI. Growth of the photosynthetic bacterium Rhodopseudomonas capsulata chemoautotrophically in darkness with H2 as the energy source. J Bacteriol. 1979 Jan; 137(l):524-30.

61. Mattioli, T. A., Gray, K. A., Lutz, M. et al. Resonance Raman characterization of Rhodobacter sphaeroides reaction centers bearing site-directed mutations at tyrosine M 210 // Biochemistry. 1991. Vol. 30. P. 1715 1722.

62. McDowell, L. M., Gaul, D., Kirmaier, C. et al. Investigation into the source of electron transfer asymmetry in bacterial reaction centers // Biochemistry. 1991. Vol. 30. P. 8315 -8322.

63. Meyer Т.Е. Isolation and characterization of soluble cytochromes, ferredoxins and other chromophoric proteins from the halophilic phototrophic bacterium EctothiorhodospiraHalophilall Biochim Biophys Acta 1985. V. 806. P. 175-183.

64. Molecular Cloning / Sambrook J., Fritsch E. F., Maniatis Т., 1989. Gold Spring Harbor Laboratory Press.

65. Moore, L. J., and Boxer, S. G. Inter-chromophore interactions in pigment-modified and dimer-less bacterial photosynthetic reaction centers // Photosynthesis Res. 1998. Vol. 55. P. 173- 180.

66. Parson W.W., Chu Z.-T., Warshel A. Electrostatic control of charge separation in bacterial photosynthesis // Biochem. Biophys. Acta., 1990. Vol. 1017. P.251-272.

67. Peloqum, J. M., Williams, J. C., Lin, X. el al. Time-dependent thermodynamics during early electron transfer in reaction centers from Rhodobacter sphaeroides II Biochemistry. 1994. Vol. 33. P. 8089-8100.

68. Robles, S. J., Breton, J., and Youvan, D. C. Partial symmetrization of the photosynthetic reaction center // Science. 1990. Vol. 248. P. 1402 1405.

69. Romagnoli S. and Armitage J.P. Roles of chemosensory pathways in transient changes in swimming speed of Rhodobacter sphaeroides induced by changes in photosynthetic electron transport// J Bacteriol 1999. V. 181. P. 34-39.

70. Scheer, Struck A. Bacterial Reaction centers with Modified Tetrapyrrole Chromofores. In: the Photosynthetic Reaction Center .Vol. 2, P. 157-192. 1993, Academic press.

71. Schmidt S., Arlt Т., Hamm P. et al. Energetics of the primary electron transfer reaction revealed by ultrafast spectroscopy on modified bacterial reaction centers // Chem. Phys. Lett., 1994. Vol. 223. P. 116-120.

72. Shreve A.P., Trautman J.K., Frank H.A., Owens T.G., Albrecht A.C. Femtosecond energy-transfer process in the B800-850 light-harvesting complexof Rhodobacter sphaeroides 2.4.1. //Biochem. Biophys. Acta, 1991.Vol. 1058. P. 280-288.

73. Shuvalov V.A., Amesz J., Duysens L.N.M. Picosecond charge separation upon selective exitation of the primary electron donor in reaction center of Rhodopseudomonas viridis II Biochem. Biophys. Acta., 1986. Vol. 851. P. 327-330.

74. Shuvalov V.A., Duysens L.N.M. Primary electron transfer in modified reaction centers from Rhodobacter sphaeroides II Proc Natl. Acad. Sci USA, 1986. Vol. 83. P. 1690-1694.

75. Smvanto, A., and Kaplan, S. Physical and genetic mapping of the Rhodobacter sphaeroides 2.4.1 genome: Genome size, fragment identification, and gene localization // J. Bacteriol. 1989. Vol. 171. P. 5840-5849.

76. Tang, С.-К., Williams, J. С., Taguchi, А. К. W. et al. P+HA" charge recombination reaction rate constant in Rhodobacter sphaeroides reaction centers is independent of the P/P+ midpoint potential // Biochemistry. 1999. Vol. 38. P. 8794 8799.

77. Takahashi E., Maroti P., Wraight C.A. In Current Researchin Photosynthesis. 1989. Vol.1. Baltscheffsky, M. (ed.). Dordrecht: Kluver. P. 169-172.

78. Tarutina M., Ryjenkov D.A. and Gomelsky M. An unorthodox bacteriophytochrome from Rhodobacter sphaeroidesinvob/ed in turnover of the second messenger c-di-GMP// J Biol Chem. 2006. V. 281. P. 34751-34758

79. Thielges M, Uyeda G, Camara-Artigas A, Kdlman L, Williams JC, Allen JP. Design of a redox-linked active metal site: manganese bound to bacterial reaction centers at a site resembling that of photosystem II. Biochemistry. 2005 May 24;44(20):7389-94.

80. Tiede, D. N., Kellogg, E., and Breton, J. Conformational changes following reduction of the bacteriopheophytin electron acceptor in reaction centers of Rhodopseudomonas viridis II Biochim. Biophys. Acta. 1987. Vol. 892. P. 294-302.

81. Vermeglio A., Joliot P. The photosynthetic apparatus of Rhodobacter sphaeroides II Tendends in Microbiology, 1999. Vol 7. P. 435-440.

82. Williams, J. C., Alden, H. A., Murchson, H. A. el al. Effects of mutations near the bacteriochlorophylls in reaction centers from Rhodobacter sphaeroides // Biochemistry. 1992. Vol. 31. P. 11029- 11037.

83. Williams, J. C., Steiner, L. A. Ogden, R. C. et al. Primary structure of the M subunit of the reaction center from Rhodopseudomonas sphaeroides II Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1983. Vol. 80, No. 21. P. 6505 6509.

84. Woese C.R. On the evolution of cells // Proc.Natl. Acad.Sci. USA, 2002. Vol. 99. P. 8742-8747.

85. Woodbury, N. W, Peloquin, J. M., Alden, R. G. et al. Relationship between thermodynamics and mechanism during photoinduced charge separation in reaction centers from Rhodobacter sphaeroides II Biochemistry. 1994. Vol. 33. P. 8101 8112.

86. Yang, Z, and Bauer, С. E. Rhodobacter capsulatus genes involved in early steps of the bacteriochlorophyll biosynthetic pathway // J. Bacteriol. 1990. Vol. 172. P. 5001 -5010

87. Yeh K-C, Wu S.H., Murphy J.T. and Lagarias J.C. A cyanobacterial phytochrome two-component light sensory system// Science 1997. V. 277. P. 1505-1508

88. Youvan D.C., Ismail S., Bylina E.J. Chromosomal deletion and plasmid complementation of the photosynthetic reaction center and light-harvesting genes from Rhodopseudomonas capsulata И Gene, 1985. Vol. 38. P. 19-30.

89. Youvan, D. C., Alberti, M., Begusch, H. et al. Reaction Center and Light-Harvesting I Genes from Rhodopseudomonas capsulata II Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1984a. Vol. 81. P. 189-192.

90. Youvan, D. C., Bylina, E. J., Alberti, M. et al. Nucleotide and deduced polypeptide sequence of the photosynthetic reaction center, В879 antenna, and flanking polypeptides from R. capsulata II Cell. 1984b. Vol. 37. P. 949 957.

91. Youvan, D. C., and Ismail, S. Light-harvesting II (B800 B850) complex structural genes from Rhodopseudomonas capsulata II Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1985. Let. 82. P. 58 -62.

92. Youvan, D. C., Ismail, S., Bylina, E. J. Chromosomal deletion and plasmid complementation of the photosynthetic reaction center and light-harvesting genes from Rhodopseudomonas carsulata И Gene. 1985. Vol. 38. P. 19 301. Г7РЩ о У Е- L/UE У.

93. О ALFwin Sequence Analyser 2.00 For research use only amersham pharmacy boWi1. Page