Комплекс Фенны — Мэттьюса — Олсона


Комплекс Фенны — Мэттьюса — Олсона (ФМО) — интегральная антенна светособирающего комплекса зелёных серных бактерий, которая опосредует передачу энергии возбуждения от хлоросом к встроенным в мембрану бактериальным реакционным центрам (РЦ).

Пигмент-белковый комплекс был впервые выделен и описан в 1962 году биохимиком-пионером исследования фотосинтеза Джоном Мэлвином Олсоном (1929—2017) и его ассистеном Кэролом Романо. Источником материала стала культура бактерий, предоставленная советским микробиологом Еленой Николаевной Кондратьевой (1925—1995)[2].

ФМО стал первым пигмент-белковым комплексом, трёхмерная структура которого была описана методом рентгеновской спектроскопии. Название комплекс получил по именам первооткрывателя Джона Олсона и кристаллографов Роджера Фенны (род. 1947) и Брайана Мэттьюса[англ.] (род. 1938)[3].

Представляет собой тример водорастворимых пигмент-белковых комплексов. Каждый из трех мономеров содержит по 7 молекул бактериохлорофилла а. Они связаны через белковый скэффолд, который образует координационную связь с центральным атомом магния либо через аминокислотный остаток (главным образом гистидин), либо через водные мостики (только один бактериохлорофилл на каждом мономере).

Поскольку структура комплекса известна, возможным оказалось рассчитать на основе этой информации оптические спектры для сравнения их с экспериментальными данными[4][5]. В простейшем случае в расчёт принимается только экситонное сопряжение бактериохлорофиллов[6]. Более реалистичные модели учитывают и пигмент-белковое сопряжение[7]. Важным свойством является локальный переход энергии (позиционная энергия) бактериохлорофиллов, индивидуальный для каждой молекулы пигмента в силу её белкового окружения. Именно позиционная энергия бактериохлорофиллов определяет направление энергетического потока.

Удалось получить некоторую информацию о структуре суперкомплекса ФМО-РЦ, которая была получена с помощью электронной микроскопии[8][9] и спектров линейного дихроизма, измеренных на тримерах ФМО и комплексе ФМО-РЦ. Из этих измерений стало понятно, что возможны две ориентации ФМО относительно реакционного центра (РЦ). Ориентация в которой бактериохлорофиллы 3 и 4 расположены близко к РЦ, а бактериохлорофиллы 1 и 6 (следуя оригинальной нумерации Фенны и Мэттьюса) смотрят в сторону хлоросом способствует эффективной передачи энергии[10].