Механизмы переключения процессов переноса электрона и темновых метаболических потоков при выделении водорода фотосинтезирующими организмами

Изучены процессы, приводящие к изменению хода метаболизма и переключению фотосинтетического электронного транспорта с пути фиксации углерода и биосинтеза на путь образования молекулярного водорода. Выполнены эксперименты по регистрации характеристик фотосинтетической активности голодающей по сере и магнию микроводоросли Chlamydomonas reinhardtii для различных штаммов микроводоросли. В ходе голодания оценены содержание водорода, кислорода и хлоропластных белков. С помощью кинетической модели процессов в ФС2 на основе данных спектральных измерений проанализированы изменения параметров цепи переноса электронов в ходе голодания культуры. Разработана стехиометрическая потоковая модель, включающая центральные метаболические пути, реакции фотосинтеза и дыхания, хлородыхания и выделения водорода в клетках. С целью изучения молекулярных механизмов переключения потоков электронов с ферредоксина на ферредоксин-НАДФ-гидрогеназу (путь фиксации углерода и активного фотосинтеза) и гидрогеназу (путь выделения водорода) построена многочастичная броуновская модель взаимодействия ферредоксина с ФНР и гидрогеназой. Показано, что увеличение pH значительно влияет на электростатические свойства гидрогеназы и ее сродство к ферредоксину. Идентифицированы аминокислотные остатки, мутации которых потенциально увеличивают скорость взаимодействия ферредоксина и гидрогеназы.