对氧进化复合体中Mn-to-Fe替代的结构和能量见解
Masahiro Saito1, Keisuke Saito1,2, Hiroshi Ishikita1,2
1Department of Applied Chemistry, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8654, Japan.
大自然在光系统II (PSII) 中使用 (Mn) 而不是铁 (Fe) 来进行水分裂. 在催化集群中用Fe取代Mn,可以防止必要的水脱质,从而解释Mn的生物作用.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 光合作用研究研究光合作用.
- 计算化学是一种计算化学.
背景情况:
- (Mn) 对于光系II (PSII) 中的水分裂至关重要.
- 铁 (Fe) 丰富,但在天然的水氧化催化剂中没有得到利用.
- 了解这种元素偏好是人工光合作用的关键.
研究的目的:
- 调查为什么在光系统II水氧化催化剂中使用而不是铁.
- 在催化集群中探索Mn和Fe之间的电子和结构差异.
主要方法:
- 采用量子力学/分子力学 (QM/MM) 方法.
- 在PSII蛋白环境中建模了Fe4CaO5集群.
- 假设Mn (III/IV) 和Fe (II/III) 的氧化状态之间的等价性.
主要成果:
- 铁的替代导致μ-oxo桥由Arg357和D1-His337.7进行质子化.
- Fe4CaO5集群缺乏在Mn4CaO5.5中看到的S2形状变异性.
- 在Fe4CaO5集群中缺少低屏障的H键阻碍了连接体水的去质子化.
结论:
- Fe4CaO5集群无法去联体水,这凸显了对于自然水分裂的必要性.
- 结构和电子差异解释了在光合作用中的独特作用.
更多相关视频
08:37Analyzing Supercomplexes of the Mitochondrial Electron Transport Chain with Native Electrophoresis, In-gel Assays, and Electroelution
Published on: June 1, 2017
09:53High-Resolution Respirometry to Assess Bioenergetics in Cells and Tissues Using Chamber- and Plate-Based Respirometers
Published on: October 26, 2021
相关概念视频
Electron Transport Chain: Complex III and IV
Electron Transport Chain: Complex I and II
ROS generation is regulated and maintained at moderate levels necessary...
The Supercomplexes in the Crista Membrane
ATP Synthase: Mechanism
Electron Transport Chains
The ETC is comprised of...
ATP Synthase: Structure
![Protein Film Infrared Electrochemistry Demonstrated for Study of H2 Oxidation by a [NiFe] Hydrogenase](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F55858.jpg&w=3840&q=50)