Valkude mehaanika ja stabiilsus

Elusorganismides täidavad valgud äärmiselt olulist rolli. Valgu funktsiooni organismis dikteerib selle kolmemõõtmeline struktuur. Kõrvalekalded natiivsest struktuurist põhjustavad funktsiooni häirumist, mis võib viia organismi haigestumisele ja isegi surma esile kutsuda. Valgu struktuuri stabiilsuse mõistmine on seepärast oluline nii fundamentaalsest kui ka praktilise meditsiini seisukohast. Valkude denatureerumist ehk lahtipakkumist uuritakse selliste füüsikaliste parameetrite nagu temperatuur ja rõhk muutmise abil. Fotosünteetiliste bakterite primaarseteks, eluliselt tähtsateks valkudeks on membraansed antenni ja reaktsioonitsentri kompleksid, kus valgust neelavad valgu eri piirkondades asuvad bakterklorofülli molekulid. Neid valguga mittekovalentselt seotud bakterklorofülli molekule saab kasutada kui tundlikke sisemisi andureid jälgimaks rõhu mõju valgu struktuurile. Teatud üllatusena selgus, et valgu mõjutamine isegi kuni 2.5 GPa ulatuvate hüdrostaatiliste rõhkudega ei põhjusta valkude tertsiaarstruktuuri jäävaid muutusi. Membraanist välja isoleeritud valgukompleksides õnnestus meil esmakordselt jälgida pöörduvat bakterklorofüllide ja valgu vaheliste vesiniksidemete katkemist. Nende struktuuri aitavad stabiliseerida kosolvendid (nt glütserool) ning valkude omavaheline seostumine e aggregatsioon. Samuti tuvastasime, et geneetiliselt modifitseeritud kompleksid lagunevad rõhu all palju kergemini kui looduslikud kompleksid, vabastades märgataval hulgal bakterklorofülli. Meie töö tõstab esile fotosünteetilisi komplekse kui sobivaid mudelsüsteeme ning kõrgrõhuspektroskoopiat kui kasulikku meetodit integraalsete membraansete valkude stabiilsuse uurimiseks.

Fotosünteetiliste purpurpurbakterite (Rhodobacter sphaeroides) LH2 antennikomplekside neeldumisspektite rõhusõltuvus Qy elektronüleminekute piirkonnas.

Rhodobacter sphaeroides LH2 antennikomplekside lagunemiskineetika umbes 4 kbar rõhu all.