Анотація до роботи:

Онойко О.Б. Фотосинтетичний контроль електронного транспорту в хлоропластах вищих рослин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – Біохімія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ – 2006.

Досліджено участь АТФ-синтази (CF₀CF₁) у фотосинтетичному контролі фотохімічних реакцій в хлоропластах. Показано, що синтез і гідроліз АТФ характеризуються різним ступенем кінетичної кооперативності, що вказує на можливі структурні перебудови шляхів перенесення протонів у процесі оборотних переходів комплексу CF₀CF₁ із синтазного в гідролазний стан. Зв'язування аденіннуклеотидів з каталітичною частиною ферменту (CF₁) спричиняло конформаційні зміни мембранної частини (CF₀), що впливало на протонну провідність комплексу CF₀CF₁ і, таким чином, на швидкість електронного транспорту. Модифікація протонного каналу CF₀ ДЦКД викликала роз'єднання синтезу АТФ та перенесення протонів у комплексі СF₀CF₁ і призводила до порушення контролю швидкості електронного транспорту за високих рівнів DpH. Конформаційні зміни CF₀ при дії аденіннуклеотидів зберігалися після видалення CF₁. Встановлено, що АТФ-синтаза бере участь у регуляції швидкості електронного транспорту на рівні фотосистем I і II. Розроблено методичний підхід для оцінки відносного внеску окремих фотосистем в реакцію Хілла за низької та високої інтенсивності світла.

1. Фотосинтетичний контроль електронного транспорту в хлоропластах вищих рослин здійснюється за рахунок змін величини Dm_H⁺ та залежить від функціонального стану АТФ-синтази (CF₀CF₁), яка регулює виток протонів із енергізованих хлоропластів і, таким чином, впливає на величину Dm_H⁺.

2. Інгібіторний аналіз фотофосфорилювання і активованого світлом гідролізу АТФ виявляє різний ступінь кінетичної кооперативності цих фотохімічних реакцій, що дозволяє висловити припущення про структурні перебудови шляхів транспорту протонів у процесі оборотних переходів Н⁺–АТФ-азного комплексу із синтазного в гідролазний стан.

3. Ковалентна модифікація мембранної частини АТФ-синтази (CF₀) N,N'-дициклогексилкарбодиімідом (ДЦКД) викликає внутрішньоферментне роз'єднання синтезу АТФ та перенесення протонів у комплексі СF₀CF₁ і призводить до порушення контролю електронного транспорту за умов зростання величини трансмембранного DpH.

4. Протонна провідність комплексу CF₀CF₁ залежить від зв'язування аденіннуклеотидів з каталітичною частиною АТФ-синтази (CF₁). При цьому структурні перебудови у мембранній частині (CF₀) зберігаються і після видалення CF₁.

5. Розроблено методичний підхід, який дозволяє оцінити відносний внесок окремих фотосистем у загальну швидкість фотовідновлення фериціаніду калію в хлоропластах.

6. АТФ-синтаза бере участь у регуляції фотохімічної активності окремих фотосистем. Встановлено, що за низької інтенсивності світла відновлення екзогенного акцептора електронів фериціаніду калію здійснюється переважно у ФС II, тоді як за високої інтенсивності світла зростає фотохімічна активність ФС I у порівнянні з активністю ФС II, у якій доступність акцепторного центру контролюється величиною DpH.

7. Конформаційні зміни АТФ-синтази, що спричиняються зв'язуванням аденіннуклеотидів з відповідними центрами, та стан її мембранної частини (CF₀) впливають на співвідношення між фосфорилюючим і нефосфорилюючим потоками протонів через комплекс CF₀CF₁, а також відіграють важливу роль у фотосинтетичному контролі транспорту електронів.

Публікації автора:

1. Золотарева Е.К., Довбыш Е.Ф., Онойко Е.Б. Сравнительное исследование ингибирования N,N^'-дициклогексилкарбодиимидом фотофосфорилирования и активируемого освещением гидролиза АТФ в хлоропластах гороха // Укр. біохім. журн. – 2001. – Т. 73, № 5. – С.61-68 (здобувачем особисто вивчено кінетику інгібування реакцій синтезу і гідролізу АТФ та підготовлено матеріали до друку).

2. Онойко Е.Б., Золотарева Е.К. Участие АТФ-синтазы в регуляции распределения световой энергии между фотосистемой II и фотосистемой I // Физиология и биохимия культурных растений. – 2003. – Т. 35, № 5. – С.416-421 (здобувачем розроблено методичний підхід для оцінки відносного внеску фотосистем II и I в реакцію Хілла, встановлено роль АТФ-синтази у регуляції фотохімічної активності кожної фотосистеми та написано статтю).

3. Онойко Е.Б., Подорванов В.В., Золотарева Е.К. Роль трансмембранного протонного градиента в регуляции распределения энергии света между фотосистемами II и I в изолированных хлоропластах // Доп. НАН України. – 2004. – № 10. – С.198-202 (здобувачем особисто досліджено вплив аденіннуклеотидів та інгібіторів на швидкість електронного транспорту та підготовлено матеріали до друку).

4. Онойко Е.Б., Золотарева Е.К., Сытник К.М. Регуляция протонной проводимости мембранной части АТР-синтазного комплекса хлоропластов адениннуклеотидами // Доп. НАН України. – 2005. – № 2. – С.157-162 (здобувачем самостійно вивчено вплив аденіннуклеотидів на структурні перебудови у мембранній частині АТФ-синтазного комплексу та написано статтю).

5. Довбиш К.П., Онойко О.Б., Золотарьова О.К. Кінетика інгібування фотофосфорилювання N,N'-дициклогексилкарбодиімідом в хлоропластах гороху // Матеріали I з'їзду Українського біофізичного товариства. – Київ. – 1994. – С.87-88.

6. Золотарева Е.К., Онойко Е.Б., Довбыш Е.Ф. Внутримолекулярное разобщение АТФсинтазы хлоропластов в присутствии дициклогексилкарбодиимида и протонофоров // Сборник тезисов Международной конференции “Биоэнергетика фотосинтеза”. – Пущино. –1996. – С.32.

7. Онойко О.Б., Довбиш К.П. Роль аденіннуклеотид-зв'язуючих центрів F₀F₁- АТФази в регуляції протонного переносу в тилакоїдних мембранах вищих рослин // Тези доповідей VII Українського біохімічного з'їзду. – Київ. – 1997, ч. 2. – C.112-113.

8. Онойко Е.Б., Золотарева Е.К. Участие АТР-синтазы хлоропластов в регуляции распределения световой энергии между ФС II и ФС I // Укр. біохім. журн. – 2002. – Т. 74, № 4б (додаток 2). – С.164.

9. Zolotareva E.K., Onoiko E.B., Podorvanov V.V. DpH-dependent regulation of the accessibility of the acceptor site of photosystem II // Abstracts of the International conference “Photosynthesis and crop production”. – Kyiv. – 2002. – P.112.