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题目: Cryo–electron microscopy reveals hydrogen positions and water networks in photosystem II
链接: DOI: 10.1126/science.adn6541
光系统II启动了光合电子传递链photosynthetic electron transport chain，将太阳能转化为化学能，从而维持地球上的生命。同时催化了两种化学反应：水氧化生成分子氧和质体醌还原。对于效率来说，电子和质子传递的耦合，是至关重要的；然而，由于水结合位点不确定，以及缺少实验确定的氢位置，这些过程的分子基础，仍然是推测性的。
近日，德国亚琛工业大学Rana Hussein，Wolfgang P. Schröder等，柏林洪堡大学的Athina Zouni和Rana Hussein，以及瑞典乌普萨拉大学André Graça，Johannes Messinger等，在Science上发文，报道了嗜热蓝藻Thermosynechococcus vestitus的完全水合光系统II，并采集了高分辨率冷冻电镜数据，最终分辨率达到1.71埃。这一结构表明，前所未有的几个部分占据的水结合位点，以及一半以上的氢和质子位置。这澄清了底物水结合和质体醌B质子化路径。
图1.PSII及其催化反应
图2. T. vestitus (PDB9EVX)二聚体PSII的冷冻电镜结构
蛋白质复合物光系统II，将大量的辅因子和色素聚集在支架内，并实现了水和质子的运动，这是光合作用过程中，在放氧中心进行的水氧化化学的关键。然而，在X射线晶体结构中识别水分子，特别是质子，通常是具有挑战性该项研究，利用具有不同优点和缺点的低温电子显微镜，以比现有X射线结构更高的分辨率，实验表征了光系统II。通过这种方法，氢原子更加明显，还确定了预期存在的一半以上的氢原子，为这种关键酶的功能，提供了关键的见解。
本文来源 [今日新材料]
推文原链接：https://mp.weixin.qq.com/s/76rkq9tZygSAvN2fzHkd6g
福建农林大学分析测试中心
2026年3月12日
