Cristalografía en serie con resolución de tiempo del fotosistema II utilizando un láser de rayos X de femtosegundo

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Biología Estructural Biología estructural.
• Investigación de fotosíntesis Investigación de fotosíntesis.

Sus antecedentes:

• La fotosíntesis, impulsada por plantas, algas y cianobacterias, sostiene la vida mediante la conversión de la luz solar en energía.
• El fotosistema II (PSII) es vital para la fotosíntesis, catalizando la división del agua y manteniendo la atmósfera oxigenada de la Tierra.

Objetivo del estudio:

• Investigar la dinámica estructural del complejo evolutivo de oxígeno (OEC) dentro del PSII durante su ciclo catalítico.
• Para dilucidar los cambios conformacionales que ocurren durante el proceso de división de agua en PSII.

Principales métodos:

• Se empleó la cristalografía femtosegunda en serie con resolución de tiempo (TR-SFX) en nano/microcristales PSII de Thermosynechococcus elongatus.
• Las estructuras de PSII se determinaron en el estado S1 oscuro y en un supuesto estado S3 después de la excitación láser doble.

Principales resultados:

• Se observaron cambios conformacionales significativos en PSII, particularmente en el lado del aceptador de electrones y el núcleo Mn4CaO5 de la OEC.
• La evidencia sugiere el alargamiento del grupo Mn4CaO5 y alteraciones en el entorno proteico durante la transición de S2 a S3.
• Estos cambios estructurales pueden facilitar la unión de una molécula de agua, apoyando las predicciones espectroscópicas y computacionales.

Conclusiones:

• La cristalografía femtosegunda en serie con resolución de tiempo es una técnica poderosa para estudiar procesos catalíticos dinámicos en biomoléculas como PSII.
• El estudio proporciona información a nivel atómico sobre el mecanismo de la oxidación del agua, un proceso fundamental en la fotosíntesis.