Összes szerző

Sipka Gábor

az alábbi absztraktok szerzői között szerepel:

Lambrev Petar
Exciton–radical-pair equilibration in Photosystem II observed by two-dimensional electronic spectroscopy

Aug 28 - szerda

11:10 – 11:30

Bioenergetika és fotobiofizika

E30

Exciton–radical-pair equilibration in Photosystem II observed by two-dimensional electronic spectroscopy

Petar Lambrev¹, Parveen Akhtar^1,2, Pawel Nowakowski³, Gábor Sipka¹, Guangye Han⁴, Jian-Ren⁵ Shen, Győző Garab¹, Howe-Siang Tan³

¹ Biological Research Centre HAS, Plant Biology Institute

² ELI-ALPS, ELI Nonprofit Ltd.

3 Nanyang Technological University, School of Physical and Mathematical Sciences, Singapore

4 Photosynthesis Research Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China

5 Photosynthesis Research Center, Okayama University, Okayama, Japan

The kinetics of energy transfer and charge separation in isolated Photosystem II (PSII) core complexes was studied by time-resolved fluorescence, femtosecond transient absorption and two-dimensional electronic spectroscopy (2DES). Time-resolved fluorescence showed that the main excited-state deactivation time constant in PSII with open reaction centres is around 40 ps, in accordance with literature results. Global analysis of the transient absorption data revealed lifetimes of 200 fs and 3–4 ps (assigned mainly to energy equilibration among antenna chlorophylls), 35–40 ps (the main photochemical trapping), 200–250 ps (electron transfer from pheophytin to QA) and a nanosecond component (re-reduction of P680⁺). The transient spectra of the reduced pheophytin and oxidized P680 are well defined. These data are in excellent agreement with previous results. 2DES, performed under identical excitation conditions, further resolved uphill and downhill pathways of energy transfer in the antenna as well as equilibration between the primary radical pair and the antenna occurring on a sub-picosecond timescale. The results bring new evidence supporting the exciton–radical-pair equilibrium model of PSII kinetics.

Acknowledgements

The work was supported by grants from the Hungarian Ministry of Finance (GINOP-2.3.2-15-2016-00001), the National Research, Development and Innovation Office (NKFIH NN 124904; 2018-1.2.1-NKP-2018-00009), and the Singapore Ministry of Education Academic Research Fund (Tier 2 MOE2015-T2-039).

Sipka Gábor
Fény által kiváltott konformáció-változások jellemzése és azok dinamikájának feltárása Thermosynechococcus vulcanus PSII komplexben

Aug 28 - szerda

13:30 – 15:30

II. Poszterszekció

P38

Fény által kiváltott konformáció-változások jellemzése és azok dinamikájának feltárása Thermosynechococcus vulcanus PSII komplexben

Sipka Gábor^1*, Stefano Santabarbara², Pavel Müller³, Klaus Brettel³, Magyar Melinda¹, Qingjun Zhu⁴, Yanan Xiao⁴, Guangye Han⁴, Petar H. Lambrev¹, Jian-Ren Shen^4,5, Garab Győző^1,6

¹Biological Research Centre, Hungarian Academy of Sciences, Szeged, Hungary

²Photosynthetic Research Unit, National Research Council of Italy, Milano, Italy

³Institute for Integrative Biology of the Cell (I2BC), CEA, CNRS, Univ. Paris-Sud, Université Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette, France.

⁴Photosynthesis Research Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China

⁵Photosynthesis Research Center, Okayama University, Okayama, Japan

⁶Faculty of Science, University of Ostrava, Ostrava 1, Czech Republic

A második fotokémiai rendszernek (PSII) kiemelkedő szerepe van a fotoszintézis folyamatában, hiszen egyedül ez a szuperkomplex képes a víz bontására, és így a légköri oxigén termelésére. Korábban, DCMU-kezelt PSII reakciócentrum-core komplexek (RC-CC) STSF-indukált változó klorofill-a fluoreszcencia (Fv) kinetikájának vizsgálatával azonosítottunk egy sebességkorlátozó lépés-sort [1] (STSF, egyszeres telítési-gerjesztő fényimpulzus): megállapítottuk, hogy – az irodalomban legáltalánosabban elfogadott modellel ellentétben – a primér kinon akceptor (Q_A) redukciója (egyetlen STSF-el) nem emeli a minimális Fo szintről a maximális Fm értékre, hanem csak egy Fo+Pheo⁻ tranziensek generálhatók [2]. Mélyhőmérsékleten (80 – 120 K) végzett fluoreszcencia emissziós tranziens spektroszkópiai mérésink azt mutatták, hogy az Fo-F1 és az F1-Fm tranziens állapotokhoz, azaz a Q_A-Q_A⁻-hoz és a töltésszétválasztott-fényadaptált állapotokhoz, más-más spektrumok társíthatók. A különbségeket főként a 685 nm-es emissziós sávon figyeltük meg minden kriogén hőmérsékleten, ahol a két emissziós sáv, az F685 és az F695, feloldható. A megfigyelt változásokat okozhatja a Q_A⁻ erős helyi elektromos mezőjére szuperponált P680⁺Pheo⁻ erős lokális tranziens tere és/vagy egy, a töltésrekombinációt követő, termális tranziens. Ezek módosíthatják a RC-CC dielektrikum szerkezetét / konformációs állapotát és így az energiatranszfer Shibata és mtsai [3] által korábban feltárt útvonalait. Mélyhőmérsékeleten ezek az addicionális konformációs állapotváltozások tehetők felelőssé az Fv(=Fm-Fo) emelkedés legnagyobb hányadáért (80 K-n ~90%-áért). Eredményeink azt mutatják, hogy PSII két állapota, a nyitott (sötét-adaptált) és zárt (stabil töltésszétválasztást követő) állapotai mellett számolnunk kell annak fényadaptált állapotával is, amely a stabil-töltésszétválasztást követően, megvilágítás hatására alakul ki. Ennek fiziológiai jelentősége még nem ismert.

Irodalom

[1] M. Magyar, G. Sipka, L. Kovacs, B. Ughy, Q.J. Zhu, G.Y. Han, V. Spunda, P.H. Lambrev, J.R. Shen, G. Garab (2018) Rate-limiting steps in the dark-to-light transition of Photosystem II - revealed by chlorophyll-a fluorescence induction, Scientific Reports, 8.

[2] G. Sipka, P. Muller, K. Brettel, M. Magyar, L. Kovacs, Q. Zhu, Y. Xiao, G. Han, P.H. Lambrev, J.R. Shen, G. Garab (2019) Redox transients of P680 associated with the incremental chlorophyll-a fluorescence yield rises elicited by a series of saturating flashes in diuron-treated photosystem II core complex of Thermosynechococcus vulcanus, Physiol Plant, 166:22-32.

[3] Y. Shibata, S. Nishi, K. Kawakami, J.R. Shen, T. Renger (2013) Photosystem II does not possess a simple excitation energy funnel: time-resolved fluorescence spectroscopy meets theory, J Am Chem Soc, 135:6903-6914.

Steinbach Gábor
Anizotróp szerkezetek leképezése újrapásztázó konfokális mikroszkóppal (RCM)

Aug 29 - csütörtök

10:40 – 11:00

Modern biofizikai módszerek

E39

Anizotróp szerkezetek leképezése újrapásztázó konfokális mikroszkóppal (RCM)

Steinbach Gábor¹, Lucas Patty², Nagy Dávid ¹, Sipka Gábor ², Erik Manders³, Garab Győző ^2,4, Zimányi László

1 MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont, Biofizikai Intézet

2 MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont, Növénybiológiai Intézet

3 Confocal.nl

4 Biofotonika Kft.

Biológiai minták komplex molekuláris rendezett szerkezetének vizsgálata, bár a fénymikroszkópok limitált felbontóképessége miatt korlátozott, konfokális mikroszkópra épített differenciál-polarizációs mérési technikával (DP-LSM) feltérképezhető [1]. A közelmúltban sikerrel alkalmaztuk a DP mikroszkópiát rendezett növényi szerkezetek vizsgálatára [2]. Hasznos, ha a konfokális mikroszkópiában elérhető, a felbontóképességet növelő fejlesztéseket is igénybe véve kiterjesztjük a polarizált fénnyel való szerkezetvizsgálat hatókörét. Az újrapásztázó konfokális mikroszkóp (RCM) sCMOS kamerán alapuló leképezése 1,4-szeres laterális feloldóképesség javulást és kedvezőbb jel-zaj viszonyt biztosít a PMT-t használó LSM-ekhez képest, miközben megtartja a Z irányú felbontást [3].

A gerjesztőlézer polarizációját moduláló folyadékkristály (LC) alkalmazásával lehetővé válik a szerkezeti információk kinyerése, az FDLD leképezés elvégzése 2D-ben és 3D-ben. A moduláció és a képalkotás szinkronizálását egy külső programmal oldottuk meg, amely mind az eredeti Nikon szoftverrel, mint a LC vezérlővel tartja a kapcsolatot. A képfeldolgozási funkciókat MATLAB-ban elkészített, grafikus felületű program végzi [4].

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük a GINOP-2.3.2-15-2016-00001, a GINOP-2.3.2-15-2016-00003 és a GINOP-2.3.2-15-2016-00030 pályázatok pénzügyi támogatását.

Irodalom

[1] Steinbach G, Pawlak K, Pomozi I, Tóth EA, Molnár A, Matkó J, Garab G (2014) Methods and Applications in Fluorescence 2: 015005 (9pp)

[2] Radosavljević JS, Pristov JB, Mitrović AL, Steinbach G, Mouille G, Tufegdžić S, Maksimovic V, Mutavdžić D, Janoševic D, Vuković M, Garab G, Radotić K (2017) Cellulose, 24: 4653–4669

[3] de Luca GMR, Breedijk RMP, Brandt RAJ, Zeelenberg CHC, de Jong BE, Timmermans W, Azar LN, Hoebe RA, Stallinga S, Manders EMM (2013) Biomed Opt Express 4:2644-2656.

[4] Steinbach G, Nagy N, Sipka G, Manders E, Garab G, Zimanyi L (2019) European Biophysics Journal eprint https://doi.org/10.1007/s00249-019-01365-4