Comprendre les chlorophylles : L’ion magnésium central et le phytyl comme déterminants structurels

Le phytol, un alcool en C20 estérifiant le propionate en C-173, et l’ion Mg2+ chélaté dans la cavité centrale, sont des constituants structurels conservateurs des chlorophylles. Pour évaluer leurs effets structuraux intramoléculaires, nous avons préparé une série de dérivés de la bactériochlorophylle a exempts de métaux et de phyto et les avons appliqués comme chlorophylles modèles. Une étude spectroscopique détaillée sur les pigments modèles révèle des différences significatives dans les caractéristiques spectrales des pigments phytylés et non phytylés. Leur analyse en termes de solvatochromisme et de coordination axiale montre comment le résidu central Mg et phytyle façonne les propriétés du pigment. De manière surprenante, la présence/absence du Mg central n’a aucun effet sur le solvatochromisme du système π-électronique de la (bactério)chlorophylle et l’hydrophobie du phytyl n’interfère pas avec la première coquille de solvatation du chromophore. Cependant, les deux résidus influencent de manière significative la conformation du macrocycle du pigment et l’élimination de l’un ou l’autre résidu augmente la flexibilité du macrocycle. La chélation du Mg a un effet d’aplatissement sur le macrocycle tandis que le résidu phytyle volumineux semble contrôler la conformation du chromophore via des interactions stériques avec le cycle V et ses substituants. L’analyse des propriétés spectroscopiques du bactériochlorophyllide (acide libre) montre que l’estérification du propionate C-173 est nécessaire dans les chlorophylles car le groupe carboxyle peut agir comme un chélateur puissant du Mg central. Ces observations impliquent que les chlorophylles tronquées utilisées dans les études théoriques ne sont pas adéquates comme modèles des chromophores natifs, en particulier lorsque des effets fins doivent être modélisés.

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