Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
232
T2: P–17 
Light-driven reorganization of LHCII supramolecular structure 
 
Ewa Janik
1,2
, Joanna Bednarska
1,3
, Monika Zubik
1,4
, Karol Sowinski
1,5
, Rafal 
Luchowski
1
, Wojciech Grudzinski
1
, and Wieslaw I. Gruszecki
1
 
 
1 
Department of Biophysics, Institute of Physics, Maria Curie-Sklodowska University, Pl. Marii 
Curie-Sklodowskiej 1, 20-031 Lublin, Poland, e-mail: [e-mail] 
2 
Department of Cell Biology, Institute of Biology and Biochemistry, Maria Curie-Sklodowska 
University, Akademicka 19, 20–033 Lublin, Poland  
3 
Department of Medicine, Imperial College London, Du Cane Road, London W12 0NN, UK 
4 
Institute of Agrophysics of Polish Academy of Sciences, Department of Metrology and Modelling of 
Agrophysical Processes, ul. Doswiadczalna 4, 20-290 Lublin, Poland 
5 
Chair and Department of Synthesis and Chemical Technology of Pharmaceutical Substances, 
Faculty of Pharmacy, Medical University, ul. Chodzki 4a, 20-093 Lublin, Poland 
 
 
The  photosynthetic  apparatus  of  higher  plants  contains  several  types  of  pigment-protein 
complexes that collaborate to achieve efficient sunlight harvesting. Now it is clear that the light 
phase  of  photosynthesis  is  powered  mainly  by  the  largest  pigment-protein  complex  of 
photosystem II - LHCII. It is proven that molecular structure  of LHCII which is  exceptionally 
well  suited  to  perform  the  antenna  function  under  low  or  optimal  light  condition  is  a  trimer. 
Each monomer of the trimer is composed of a polypeptide constituting three transmembrane and 
two short α-helices. The polypeptide chain binds 8 molecules of chlorophyll a and 6 molecules 
of chlorophyll b. Moreover, the complex comprises 4 xanthophyll molecules: 1 violaxanthin (or 
zeaxanthin),  1  neoxanthin  and  2  luteins  [1].  In  addition  to  the  antenna  function  of  LHCII,  in 
high-light condition it is involved in protection against photoinhibition, but less is known about 
the photoprotective supramolecular structures of LHCII. 
 
Using native electrophoresis and molecular spectroscopy techniques such as steady-state and 
time-resolved  fluorescence  we  showed  light-induced  changes  of  LHCII  supramolecular 
structure. It emerges from numerous experiments that illumination of the LHCII trimers results 
in  monomerization  of  the  complexes  [2,3].  Moreover,  under  illumination,  dimeric  forms  of 
LHCII  were  observed  [3].  Dimers  induced  by  low-light  illumination  (~100  µmol  m-2s-1)  are 
formed by the dissociation of one monomer from the trimeric structure  but dimers induced by 
high-light (~1000 µmol m-2s-1) are formed through association of monomers into a distinctively 
different  molecular  form.  This  LHCII  organization  is  characterized  by  shortening  of  the 
amplitude-weighted  average  fluorescence  lifetime  values  in  comparison  to  the  fluorescence 
lifetime values of the LHCII trimer, monomer and low-light or zeaxanthin induced dimers [3,4]. 
Thus,  high-light  induced  dimers  could  be  a  potential  molecular  form  for  effective 
photoprotection in plants. 
 
Keywords: LHCII; photoprotection; monomer; dimer; fluorescence spectroscopy  
 
Acknowledgment 
This  research  has  been  performed  within  the  framework  of  the  project  „Molecular  Spectroscopy  for 
BioMedical  Studies”  financed  by  the  Foundation  for  Polish  Science  within  the  TEAM  program 
(TEAM/2011-7/2).  The  research  was  carried  out  with  the  equipment  purchased  thanks  to  the  financial 
support  of  the  European  Regional  Development  Fund  in  the  framework  of  the  Development  of  Eastern 
Poland Operational Programme. 
 
References  
[1]  Z. Liu, H. Yan, K. Wang, T. Kuang, J. Zhang, L. Gui, X. An, W. Chang, Nature 428 (2004) 287. 
[2]  E. Janik, J. Bednarska, M. Zubik, K. Sowiński, R. Luchowski, W. Grudziński, W.I. Gruszecki, J. Phys. 
Chem. B 116 (2015) 8501. 
[3]  E.  Janik,  J.  Bednarska,  K.  Sowiński,  R.  Luchowski,  M.  Zubik,  W.  Grudziński,  W.I.  Gruszecki, 
Photosynth. Res. (2017) DOI: 10.1007/s11120-017-0387-6. 
[4]  E.  Janik,  J.  Bednarska,  M.  Zubik,  K.  Sowiński,  R.  Luchowski,  W.  Grudziński,  D.  Matosiuk,  W.I. 
Gruszecki, Arch. Biochem. Biopys. 592 (2016) 1. 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
233
T2: P–18 
Singlet oxygen generation using metallocomplexes 
of meso-phenothiazinylporphyrins 
 
Alexander Starukhin
1
, Alexander Gorski
2
, Valeri Kniukshto
1
, 
Andrei Panarin
1
, Luiza Gaina
3
, and Emese Gal
3
 
 
1 
B.I. Stepanov Institute of Physics, National Academy  of Sciences of Belarus, Independence Av. 68, 
220072, Minsk, Belarus, e-mail: a. [e-mail] 
2 
Institute
 
of
 
Physical
 
Chemistry,
 
Polish
 
Academy
 
of
 
Sciences,
 
Kasprzaka
 
44/52,
 
01-224
 
Warsaw,
 
Poland 
3 
Babes Bolyai University, Faculty of Chemistry and Chemical Engineering, Str. Kogălniceanu 1, 
Cluj-Napoca, RO- 400084, Romania 
 
 
 
The relationships between structure and photophysical parameters of porphyrins upon modulating 
the nature and position of the substituents, the linker conjugation and nature of metal insertion have 
been  studied  by  different  experimental  and  theoretical  methods  more  than  once.  Porphyrins  with 
different kinds units at  meso-positions assume to realize multiplicity of  compound structures with 
different  metals.  It  was  of  interest  to  study  the  efficiency  singlet  oxygen  generation  upon  using 
metallocomplexes of meso-phenothiazinylporphyrins as As a photosensitizers. Singlet oxygen (
1
O
2
) is 
a  highly  reactive  intermediate  active  in  many  light-driven  catalytic  processes and  in  photodynamic 
therapy. Therefore, development and optimization of photoinduced generation of singlet oxygen is of 
uppermost importance for these fields of modern chemistry and medicine.  
 
In  our  report  we  are  presenting  spectroscopic  and  photophysical  data  obtained  for    set  of 
metallocomplexes  of  meso-phenothiazinylporphyrins  (MPP)  with  different  structures  and  ions  of 
metals  (М  –  Zn(II),  Pd(II)  and  Cu(II))  as  described  in  [1].  For  example,  the  structures  several 
compounds from MPP: М-TP2А and М-TP2B  are presented on Fig. 1. 
 
 
 
a 
b 
c 
Fig. 1. Structures of М-TP2А (a), М-TP2B (b) as well as 1O2  luminescence signal for phenalenone(1), 
2 - Pd -TPP; 3 - Pd -TP2В; 4 -  Pd -TP2А (4) in CCl4 at 293 K (exc.=417 nm). 
 
 
The 
1
O
2
  generation  efficiencies  were  determined  in  CCl
4
  at  ambient  temperature  using 
phenalenone (1) as the 
1
O
2
  quantum yield standard (ϕ(
1
O
2
) = 97 %) and the results of measurements 
are presented on Fig.1c. The ϕ(
1
O
2
) values were obtained from analyses of the 
1
O
2
 phosphorescence 
(λ
em
 = 1274 nm) intensities observed for air saturated solutions containing 2 – Pd -TPP (ϕ(
1
O
2
) = 88 
%); 3 – Pd -TP2В (ϕ(
1
O
2
) = 71 %); 4 – Pd -TP2А (ϕ(
1
O
2
) = 43%)  upon using photosensitizers and 
phenalenone  under  the  same  excitation.  The  lifetimes  of  the  triplet  states  for  above  mentioned 
compounds in solvent (CCl
4
) saturated oxygen are: Pd-TPP - 358 ns, 390 ns for Pd-TP2B and 408 ns 
for  Pd-TP2A,  respectively.  The  data  presented  indicate  a  correlation  between  the  efficiency  of 
generation and the lifetime of compounds in the triplet state. The reasons for this correlation will be 
elucidated in the course of further experiments. The quantum yields of singlet oxygen generation for 
compounds  with  ion  Cu(II)  and  similar  ligands  are  demonstrated  substantially  smaller  values:  for 
CuTP2B – 3%; CuTP2BF – 8% and 5% for CuTP2A. 
  
Keywords: metallocomplexes of meso-phenothiazinylporphyrins; luminescence spectra, singlet oxygen generation;  
 
Acknowledgment 
This work was supported Foundation for Fundamental Research of Republic of Belarus (project Ph16RA-007) and 
European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No 645628. 
 
References  
[1]  B. Brem, Em. Gal, Luiza Gaina, C. Cristea, A. Gabudean, et al. / Dyes and Pigments 123 (2015) 386. 

---