Structural Study of the Light-Harvesting Complex LH2 from the Purple Sulfur Bacteria Ectothiorhodospira haloalkaliphila by Cryoelectronic Microscopy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The primary processes of photosynthesis for purple photosynthesising bacteria occur in light-harvesting (LH) complexes. The LH2 complex contains polypeptides; bacteriochlorophyll; and, in most cases, carotenoids. There are three known spatial structures of LH2 complexes from purple nonsulfur bacteria; however, high-resolution structures have not been established for purple sulfur bacteria. The results of the structural study of two light-harvesting complexes LH2 from purple sulfur bacteria Ectothiorhodospira haloalkaliphila by cryoelectronic microscopy are reported. Images of carotenoid-containing (LH2+) and carotenoidless (LH2–) variants of the complex, demonstrating a characteristic architecture of the objects of this type, are obtained. A 3D reconstruction of LH2+ is performed with a resolution of 4.5 Å; it coincides with the previously established crystal structure. The presence of particles of different morphology is shown for LH2–.

About the authors

A. D. Burtseva

Bach Institute of Biochemistry, Federal Research Center “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences, 117071, Moscow, Russia

Email: kmb@inbi.ras.ru
Россия, Москва

T. N. Baymukhametov

National Research Centre “Kurchatov Institute”, 123182, Moscow, Russia

Email: kmb@inbi.ras.ru
Россия, Москва

I. O. Ilyasov

Bach Institute of Biochemistry, Federal Research Center “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences, 117071, Moscow, Russia

Email: kmb@inbi.ras.ru
Россия, Москва

M. A. Bolshakov

Institute of Basic Biological Problems, Russian Academy of Sciences, Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research” of the Russian Academy of Sciences, Pushchino, Russia

Email: kmb@inbi.ras.ru
Россия, Пущино

A. A. Moskalenko

Institute of Basic Biological Problems, Russian Academy of Sciences, Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research” of the Russian Academy of Sciences, Pushchino, Russia

Email: kmb@inbi.ras.ru
Россия, Пущино

K. M. Boyko

Bach Institute of Biochemistry, Federal Research Center “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences, 117071, Moscow, Russia

Email: boiko_konstantin@inbi.ras.ru
Россия, Москва

A. A. Ashikhmin

Institute of Basic Biological Problems, Russian Academy of Sciences, Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research” of the Russian Academy of Sciences, Pushchino, Russia

Author for correspondence.
Email: kmb@inbi.ras.ru
Россия, Пущино

References

  1. McDermott G. et al. // Nature. 1995. V. 374. P. 517. https://doi.org/10.1038/374517a0
  2. Zuber H., Cogdell R.J. // Anoxygenic Photosynthetic Bacteria. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2004. V. 2. P. 315. https://doi.org/10.1007/0-306-47954-0_16
  3. Bahatyrova S. et al. // Nature. 2004. V. 430. P. 1058. https://doi.org/10.1038/nature02823
  4. Cogdell R.J. et al. // Quart. Rev. Biophys. 2006. V. 39. P. 227. https://doi.org/10.1017/S0033583506004434
  5. Gabrielsen M. et al. // The Purple Phototrophic Bacteria. Dordrecht: Springer Netherlands, 2009. V. 28. P. 135. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8815-5_8
  6. Moskalenko A.A., Karapetyan N.V. // Z. Naturforsch. C. 1996. B. 51. S. 763. https://doi.org/10.1515/znc-1996-11-1201
  7. Scheer H. // Chlorophylls and Bacteriochlorophylls. Dordrecht: Springer Netherlands, 2006. V. 25. P. 1–26. https://doi.org/10.1007/1-4020-4516-6_1
  8. Polyakov N.E., Leshina T.V. // Russ. Chem. Rev. 2006. V. 75. P. 1049. https://doi.org/10.1070/RC2006v075n12ABEH003640
  9. Theiss C. et al. // Biophys. J. 2008. V. 94. P. 4808. https://doi.org/10.1529/biophysj.107.121681
  10. Telfer A. et al. // Carotenoids. Basel: Birkhäuser Basel, 2008. V. 4. P. 265. https://doi.org/10.1007/978-3-7643-7499-0_14
  11. Frank H.A., Polívka T. // The Purple Phototrophic Bacteria. Dordrecht: Springer Netherlands, 2009. V. 28. P. 213. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8815-5_12
  12. Koepke J. et al. // Structure. 1996. V. 4. P. 581. https://doi.org/10.1016/S0969-2126(96)00063-9
  13. Papiz M.Z. et al. // J. Mol. Biol. 2003. V. 326. P. 1523. https://doi.org/10.1016/S0022-2836(03)00024-X
  14. Leiger K. et al. // J. Phys. Chem. B. 2019. V. 123. P. 29. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.8b08083
  15. Ашихмин А.А. и др. // Докл. РАН. 2013. Т. 453. С. 563. https://doi.org/10.7868/S0869565213350235
  16. Ashikhmin A. et al. // Photosynth. Res. 2014. V. 119. P. 291. https://doi.org/10.1007/s11120-013-9947-6
  17. Imhoff J.F. // Anoxygenic phototrophic bacteria, in: B. Austin (Ed.), Methods in Aquatic Bacteriology. Chichester: Wiley, 1988. 1988. P. 425. https://doi.org/10.1017/S0025315400043393
  18. Punjani A. et al. // Nat Methods. 2017. V. 14. P. 290. https://doi.org/10.1038/nmeth.4169
  19. Zheng S.Q. et al. // Nat Methods. 2017. V. 14. P. 331. https://doi.org/10.1038/nmeth.4193
  20. Punjani A. et al. // Nat Methods. 2020. V. 17. P. 1214. https://doi.org/10.1038/s41592-020-00990-8
  21. Pettersen E.F. et al. // J. Comput. Chem. 2004. V. 25. P. 1605. https://doi.org/10.1002/jcc.20084
  22. Gardiner A.T. et al. // Sci. Adv. 2021. V. 7. P. eabe4650. https://doi.org/10.1126/sciadv.abe4650

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (123KB)
3.

Download (98KB)
4.

Download (1MB)
5.

Download (572KB)
6.

Download (1MB)
7.

Download (2MB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».