Las estructuras del fotosistema II que evolucionan con oxígeno durante las transiciones S₁-S₂-S₃

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• La fotosíntesis
• Biología estructural

Sus antecedentes:

• El fotosistema II (PSII) impulsa la oxidación del agua a través de un ciclo de estado S de cuatro pasos en el grupo Mn4CaO5.
• Estudios anteriores examinaron las transiciones al estado S en escalas de tiempo de microsegundos.

Objetivo del estudio:

• Para revelar la dinámica estructural de PSII desde nanosegundos hasta milisegundos después de la iluminación.
• Comprender el mecanismo de formación de enlaces O-O durante la oxidación del agua.

Principales métodos:

• Cristalografía de femtosegundos en serie con sonda de bombeo.
• Iluminación con un destello (1F) y dos destellos (2F).

Principales resultados:

• Cambios estructurales en escala de tiempo de nanosegundos observados en YZ, residuos circundantes y moléculas de agua.
• Identificó una molécula de agua que se une al ion Ca2+ cerca de D1-E189 en una escala de tiempo submicrosegundo después de la iluminación de 2F.
• La desaparición de esta molécula de agua se correlacionó con la formación de O6, lo que sugiere que es la fuente de O6.

Conclusiones:

• Proporcionó información crucial sobre la dinámica estructural de las PSII durante las transiciones al estado S.
• Elucidó el papel de moléculas y canales específicos de agua en la transferencia de electrones, la liberación de protones y la entrega de agua al sustrato.
• Ofreció una base estructural para la formación de enlaces O-O en la fotosíntesis.