Modifikationen am Photosystem II-Reaktionszentrum
Ziel der Arbeit ist, eine Methode des Pigmentaustauschs am Photosystem II Reaktionszentrum zu optimieren. Es konnten eine Reihe von Chorophyll-\xe4hnlichen Pigmenten in das RC integriert werden. Dabei wurde ein Chlorophyll a (Chl) gegen ein [Ni2+]-Chlorophyll a (Ni-Chl), ein [3-Acetyl]-chlorophyll a (Ac-Chl) sowie ein [3-Acetyl]-Demethoxycarbonyl-Chlorophyll a (Ac-Py-Chl) ausgetauscht. Der Austausch mit [Zn2+]-Chlorophyll (Zn-Chl) und [Zn2+]-Methylchlorophyllid (Zn-Me-Chlid) f\xfchrte ebenfalls zu den Ersatz eines Chl, wobei aber die Gesamtanzahl der Tetrapyrrolpigmente erh\xf6ht wurde. Mit Porphyrinen (Protochlorophyll) und Bakteriochlorinen konnte kein Austausch festgestellt werden. Die Bindungstasche ist demnach f\xfcr Pigmente zug\xe4nglich, bei denen die Peripherie und/oder das Zentralmetall ver\xe4ndert wurde, w\xe4hrend das Chlorinkonjugationssystem erhalten bleiben muss. Das System zur Modifikation der Chlorin Kofaktoren am 6-Chlorophyll Reaktionszentrum (6-Chl PS II-RC) konnte auch f\xfcr die Pigmentrekonstitution von 5-Chlorophyll-Reaktionszentren verwendet werden. \n\nDurch die Einf\xfchrung eines nativen Chl in das RC konnte gezeigt werden, dass die Extraktion des Chlorophylls reversibel ist. Die Einf\xfchrung von [3-Acetyl]-chlorophyll a, [Ni2+]-Chlorophyll a und [Zn2+]-Chlorophyll a war m\xf6glich, wobei nur das fehlende Chlorophyll ersetzt wurde. Die Produkte der Rekonstitution und des Austauschs von Pigmenten an 5-Chl bzw. 6-Chl PS II-RC gleichen sich, sodass es sehr wahrscheinlich ist, dass mit beiden Verfahren das gleiche Chlorophyll ver\xe4ndert wird. Aufgrund des langsameren Energietransfers (s.u.) und der k\xfcrzlich ver\xf6ffentlichten R\xf6ntgenstruktur [4] wurde dies einem peripheren Chl zugeordnet, welches \xfcber Histidin 118 an die D1-Untereinheit gebunden ist.\n\nEs wurden Hinweise auf eine unvollst\xe4ndige Energie\xe4quilibrierung zwischen den peripheren Chlorophyllen und den Pigmenten im Kern des RC (vier Chlorophylle und zwei Pheophytine) gefunden. Das hierf\xfcr st\xe4rkste Argument ist, dass die Einf\xfchrung einer effizienten Energiefalle (Ni-Chl) nur ein geringes L\xf6schen der Fluoreszenz (um 25 %) bewirkt. \n\nInsgesamt konnte gezeigt werden, dass eine Modifikation der Chlorophylle im PS II-RC grunds\xe4tzlich m\xf6glich ist, wobei der Austausch selektiv auf eines der sechs beschr\xe4nkt war, d.h. auf ein peripheres Chl gebunden an D1 \xfcber Histidin 118.