5. Nesou několik molekul
(bakterio)chlorofylu a
různých karotenoidů
Větší membránové
Mnohojednotkové domény
superkomplexy
Multiproteinové
komplexy
Stroma • PS I komplexy
Grana • PS II komplexy + LHC (PSII)
6. Rozlišení
Teoretické 0,04 Å × praxe 1 Å (aberace elmag čoček)
Makromolekuly, oligomery a supramolekulární
seskupení
Velká hloubka Soubor 2D projekcí Tomografická
ostrosti pozorované rekonstrukce:
(malá apertura) 3D struktury 3D mapa
Využití
Studium struktury ( × NMR, RTG krystalografie)
Analýzy různých funkčních stavů
Časově rozlišené studium
Studium konformační flexibility velkých komplexů
7. Radiační citlivost makromolekul
Rozlišení
Pohyb vzorku v paprsku elektronů
nejlépe 3 Å
Nízký kontrast (C, O, H, N)
Vysoký šum => průměrování
Krystalografická metoda Jednočásticová metoda
2D krystaly malých proteinů Jednotlivé fixované částice
Potenciál řešit strukturu Rozlišení omezeno na 10-25 Å
v atomárním rozlišení
8. Elektronová krystalografie Rentgenová krystalografie
Správně uspořádané 2D Produkce velkých 3D krystalů
krystalické objekty (obtížná příprava)
Vhodná pro studium membránových proteinů
90. léta: určení struktury bakteriorhodopsinu (světlem řízená
protonová pumpa cytoplazmatické membrány halobakterií)
řešena na úroveň rozlišení 3,5 Å (Henderson et al., 1990),
později 3 Å (Grigorieff et al., 1996)
Struktura LHC II: rozlišení 3,4 Å (Kühlbrandt et al., 1994),
RTG krystalografie LHC II špenátu - rozlišení 2,72 Å (Liu et al., 2004)
9. Vyřešení celkového tvaru PS I komplexu špenátu na rozlišení
25 Å (Kitmitto et al., 1998)
další studie: vazebná místa mobilních elektronových přenašečů
RTG difrakce: 4,4 Å - PS I hrachu (Ben-Shem et al., 2003)
Cyanobakterie: monomerní a trimerní PS I komplex
EM 3D mapa monomerního PS I v rozlišení 8 Å (Karrast et al., 1996)
RTG kryst.: PS I komplex při rozlišení 2,5 Å (Jordan et al., 2001)
10. Huseníček rolní Trimerní LHC II (S,M, L)
PS II + LHC II
Kontrast barvením Monomerní LHC II
Průměrování 450 projekcí (CP 29, 26, 24)
11. × Elektronová krystalografie
Studium struktury a dynamiky D1
struktur, z nichž je obtížné sestavit
2D nebo 3D krystaly (viry,
ribosomy, chaperony, membránové
proteinové komplexy)
Střední rozlišení (do 10 Å) => D2
kombinace jednočásticové
rekonstrukce a RTG krystalografie
12. Výzkum pomocí SPA od konce 70. let
Monomerní a trimerní forma PS I (závisí na růstových
podmínkách)
Nedostatek Fe: náhrada fykobilisomů IsiA proteinem
Kruh 18 podjednotek IsiA kolem PS I (stejně Pcb
protein u prochlorofyt)
Pouze nesymetrické monomery
Zelená řasa Chlamydomonas reinhardtii: LHC I tvoří půlměsíc
na jedné straně PS I komplexu
13. Vyšší R Cyanobakterie Prochlorofyta
PS I – LHC I Komplex PcbC – PS I
superkomplex jádra PS I superkomplex
14. Konec 80. let: nedostatek dat o struktuře PS II s vysokým rozlišením
Využití negativního barvení
Dimerní organizace jádra PS II, výstupky na lumenální straně
přiřazeny O2 vyvíjejícímu komplexu (Bumba et al., 2004)
Monomerní a trimerní
Biochemická analýza: symetricky
2 monomery CP 26, 29 a trimer
Lhcb1, Lhcb2 komplex
Přidání dalších LHC II trimerů: připojení
na 3 různé pozice na PS II
silnou (S), střední (M) a nepevnou (L)
vazbou
15. Kryo-EM: 3D struktura PS II – LHC II superkomplexu vyšších R
Rozlišení 24 Å (Nield et al., 2000)
Kyslík vyvíjející komplex = tetramer
PS II PS II - LHC II Pcb - PS II
Červená řasa Špenát Prochlorofyta
16. Vacha et al. (2005) Microscopy and single molecule detection in
photosynthesis
Bibby, T.S. (2003) Structure of a photosystem II supercomplex isolated from
Prochloron didemni retaining its chlorophyll ab light-harvesting system
(http://tinyurl.com/BibbyT-S)
http://www-vis.lbl.gov/Vignettes/ - Cryo-EM
http://tinyurl.com/cryoEM3obr - RC I PS I
http://tinyurl.com/Photosys1 - Photosystem I in cyanobacteria
http://tinyurl.com/Reinhardtii3D
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/antpho.html
