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请看德国一名博士生毕业论文概要

已有 7874 次阅读 2009-2-8 14:04 |个人分类:科研|系统分类:人物纪事

简历:
 
Name: Jan Florian Kern
Geburtsdatum(生日): 14. 5. 1973
Geburtsort(出生地): Berlin
Familienstand(婚姻状况): ledig(未婚)
申请学位:
自然科学博士
答辩时间:
2005.01.26
论文题目:
Structural and functional investigations of Photosystem II from Thermosynechococcus elongatus
(蓝藻光系统II结构和功能的研究)
读博期间发表及提交的文章:
(1)Hofbauer, W., Zouni, A., Bittl, R., Kern, J., Orth, P., Lendzian, F., Fromme, P., Witt, H.-T.,
Lubitz, W. (2001) "Photosystem II single crystals studied by EPR spectroscopy at 94 GHz:
the tyrosine radical Y(D)(*)." Proc Natl Acad Sci U S A 98: 6623-8.
        (2)Zouni, A., Witt, H.T., Kern, J., Fromme, P., Krauss, N., Saenger, W., Orth, P. (2001) "Crystal
structure of photosystem II from Synechococcus elongatus at 3.8 A resolution." Nature 409:
739-743.
        (3)Fromme, P., Kern, J., Loll, B., Biesiadka, J., Saenger, W., Witt, H.T., Krauss, N., Zouni, A.
(2002) "Functional implications on the mechanism of the function of photosystem II including
water oxidation based on the structure of photosystem II." Philos Trans R Soc Lond B Biol
Sci
357(1426): 1337-1344
        (4)Kammel, M., Kern, J., Lubitz, W., Bittl, R. (2003) "Photosystem II single crystals studied by
transient EPR: the light-induced triplet state." Biochim Biophys Acta 1605: 47-54.
        (5)Biesiadka, J., Loll, B., Kern, J., Irrgang, K.-D., Zouni, A. (2004) "Crystal structure of
cyanobacterial photosystem II at 3.2 Å resolution: a closer look at the Mn-cluster." Phys
Chem Chem Phys
6: 4733-4736.
        (6)Kern, J, Loll, B, Lüneberg, C, DiFiore, D, Biesiadka, J, Irrgang, K-D, Zouni, A (2005).
"Purification, characterisation and crystallisation of photosystem II from
Thermosynechococcus elongatus cultivated in a new type of photobioreactor." Biochim
Biophys Acta
1706: 147-157.
        (7)Kern, J., Loll, B., Biesiadka, J., Zouni, A., Irrgang, K.-D., Saenger, W. (2005)
"Cyanobacterial photosystem II at 3.2 Å resolution - the quinone binding pockets."
Photosynth Res in press.
         (8)Kern, J., Zouni, A., Franke, P., Schröder, W., Irrgang, K.-D. (2005) "Subunit composition of
monomeric and dimeric photosystem II core complexes from the cyanobacterium
Thermosynechococcus elongatus and the higher plant Spinacia oleracea." Biochim. Biophys
Acta
submitted.
         (9)Loll, B., Kern, J., Biesiadka, J., Zouni, A., Saenger, W., Irrgang, K.-D. (2005) " The antenna
system of photosystem II from T. elongatus at 3.2 Å resolution -." Photosynth Res accepted.
        (10)Zouni, A., Kern, J., Frank, J., Hellweg, T., Behke, J., Saenger, W., Irrgang, K.-D. (2005)
"Size determination of cyanobacterial and higher plant photosystem II by gel permeation
chromatography, light scattering and ultracentrifugation." Biochemistry .DOI:
10.1021/bi047685q
(11)Sarrou, J., Isgandarova, S., Kern, J., Zouni, A., Renger, G., Lubitz, W., Messinger, J. (2003)
"Nitric oxide-induced formation of the S-2 state in the oxygen-evolving complex of
photosystem II from Synechococcus elongatus." Biochemistry 42: 1016-1023.
        (12)Kaminskaya, O., Kern, J., Shuvalov, V.A., Renger, G. (2004) "Exctinction coefficients of
cytochromes b559 and c550 of Thermosynechococcus elongatus. and cyt b559/PSII
stoichiometry of higher plants" Biochim. Biophys. Acta submitted
 
论文语言:
摘要为德语,主体为英语
 
文章摘要:
Die  oxygene  Photosynthese  ist  neben  der  Atmung  der  bedeutendste  biologische
Energieumwandlungprozess. Sie generiert den gesamten atmosphärischen Sauerstoff und fast
alle  Nährstoffe  für  nicht-photosynthetische  Organismen.  Die  lichtinduzierte  oxidative
Spaltung von Wasser findet in Photosystem II (PSII) statt, einem in Thylakoidmembranen von
Pflanzen,  Algen  und  Cyanobakterien  vorkommendem  Pigment-Protein-Komplex.  Die
Kenntniss  der  Struktur  des  PSII  Enzymkomplexes  ist  eine  Voraussetzung  für  ein  tieferes
Verständniss dieses Prozesses.
      In der vorliegenden Arbeit wurde eine schnelle Reinigungsmethode für PSII-Core Komplexe
(PSIIcc)  aus  den  Thylakoidmembranen  des  Cyanobakteriums  Thermosynechococcus
elongatus entwickelt. Monomere  (M) und dimere  (D) Formen des PSIIcc konnten  in hohen
Ausbeuten  separiert werden. Der Oligomerisationszustand des Proteins wurde mit Hilfe von
Gelfiltration,  dynamischer  Lichtstreuung  und  analytischer  Ultrazentrifugation  untersucht,
wobei Größen von 440 kDa und 760 kDa für PSIIccM und D erhalten wurden.
PSIIccM und D wurden  auf  ihre photochemische Aktivität, Sauerstoffentwicklungsaktivität,
sowie  ihre  Pigment-,  Lipid-  und Detergenszusammensetzung  untersucht.  Es wurden Werte
von 36 Chla, 2 Pheoa, 9 β-Car, 2.9 PQ9, 3.8 Mn, 10 Lipide, 110 β-DM pro photochemischem
Zentrum  und  Sauerstoffaktivitäten  von  3000  µmol  O2/(mg  Chla  h)  erhalten,  wobei  sich
PSIIccM  und D  nicht merklich  unterschieden. Die  Polypeptidzusammensetzung wurde mit
Hilfe  von  Gelelektrophorese,  N-terminaler  Sequenzierung  und  Massenspektrometrie
untersucht. In beiden Formen wurden die 19 Untereinheiten PsbA, B, C, D, E, F, H, I, J, K, L,
M, O, T, U, V, X, Y und PsbZ gefunden. Von PSIIccD konnten Kristalle gezüchtet werden,
deren Sauerstoffentwicklungsaktivität, Untereinheitenzusammensetzung und Pigmentstöchio-
metrie denen des gelösten PSIIccD entsprachen.
     Einkristalle  des  PSIIccD wurden mit Hilfe  von EPR  und XAS  spektroskopisch  untersucht.
Hochfeld-EPR  am  dunkelstabilen  Tyrosinradikal  TyrD  und  transienten  EPR  am  licht-
induzierten Triplettzustand 3 P680 erbrachten Informationen über die dreidimensionale Orien-
tierung der  entsprechenden Kofaktoren. Zur Untersuchung des Oxidationszustandes und der
Orientierung  des  Mn-Clusters  wurden  Röntgenabsorptionsmessungen  an  den  Kristallen
durchgeführt und die Anwendbarkeit dieser Methode auf PSII-Einkristalle gezeigt.
     Die anfangs erhaltenen Kristalle zeigten Röntgenbeugung bis zu einer Auflösung von 3.8 Å
die  bis  auf  3.2 Å  verbessert werden  konnte.  Bei  3.8 Å  Auflösung  konnten  die membran-
ständigen Untereinheiten D1, D2, CP43, CP47  (PsbA-D) und  cyt b559  (PsbE, F)  sowie die
beiden  membranextrinsischen  Untereinheiten  PsbO  und  PsbV  lokalisiert  werden.  Für  die
Kofaktoren der Elektronentransportkette wurde eine symmetrische Anordnung entlang zweier
Äste  gefunden.  Eine  dem  Mn-Cluster  zuzuordnende  Elektronendichte  wurde  auf  der
lumenalen Seite von D1 beobachtet, aus deren Form auf eine „3+1“ Anordnung der Mn-Ionen
geschlossen werden konnte. Bei 3.2 Å Auflösung konnte die Mehrzahl der Aminosäureseiten-
ketten  zugeordnet  werden,  die meisten  der  lumenalen  Bereiche  von  D1,  D2,  CP43,  CP47
sowie  die  extrinsische  Untereinheit  PsbU  wurden  modelliert,  und  Informationen  über  die
Bindungstaschen  der Kofaktoren  sowie mögliche Wasserstoffbrückenbindungen  gewonnen.
Ein β-Carotin wurde in der Nähe des Cyt b559 identifiziert und ein Ca2+in der Nachbarschaft
des Mn-Clusters zugeordnet. Einige der Mn-Liganden konnten eindeutig bestimmt werden
 
参考文献数目:
435
 


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