Understanding chlorophylls: Ione magnesio centrale e phytyl come determinanti strutturali

Phytol, un alcol C20 che esterifica il propionato C-173, e lo ione Mg2+ chelato nella cavità centrale, sono costituenti strutturali conservativi delle clorofille. Per valutare i loro effetti strutturali intramolecolari abbiamo preparato una serie di derivati senza metallo e phytyl della batterioclorofilla a e li abbiamo applicati come clorofille modello. Uno studio spettroscopico dettagliato sui pigmenti modello rivela differenze significative nelle caratteristiche spettrali dei pigmenti phytylated e non-phytylated. La loro analisi in termini di solvatocromismo e coordinazione assiale mostra come il Mg centrale e il residuo phytyl modellano le proprietà del pigmento. Sorprendentemente, la presenza/assenza del Mg centrale non ha alcun effetto sul solvatocromismo del sistema π-elettrone della clorofilla (batterio)e l’idrofobicità del phytyl non interferisce con il primo guscio di solvatazione del cromoforo. Tuttavia, entrambi i residui influenzano significativamente la conformazione del macrociclo del pigmento e la rimozione di uno dei due residui aumenta la flessibilità del macrociclo. La chelazione del Mg ha un effetto di appiattimento sul macrociclo mentre il residuo ingombrante di phytyl sembra controllare la conformazione del cromoforo attraverso interazioni steriche con l’anello V e i suoi sostituenti. L’analisi delle proprietà spettroscopiche del batterioclorofillide (acido libero) mostra che l’esterificazione del propionato C-173 è necessaria nelle clorofille perché il gruppo carbossilico può agire come un forte chelante del Mg centrale. Queste osservazioni implicano che le clorofille troncate usate negli studi teorici non sono adeguate come modelli dei cromofori nativi, specialmente quando si devono modellare gli effetti fini.

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