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J-GLOBAL ID：202002236829214522   整理番号：20A2646620

広範な変異誘発により証明された光化学系IIにおける酸素発生複合体からのプロトン移動経路【JST・京大機械翻訳】

Proton transfer pathway from the oxygen-evolving complex in photosystem II substantiated by extensive mutagenesis

著者 (11件)： Kuroda Hiroshi (Research Institute for Interdisciplinary Science, Okayama University, 3-1-1 Tsushima-naka, Kita-ku, Okayama 700-8530, Japan) ,  Kawashima Keisuke (Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-Ku, Tokyo 113-8654, Japan) ,  Ueda Kazuyo (Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University, 3-1-1 Tsushima-naka, Kita-ku, Okayama 700-8530, Japan) ,  Ikeda Takuya (Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-Ku, Tokyo 113-8654, Japan) ,  Saito Keisuke (Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-Ku, Tokyo 113-8654, Japan) ,  Saito Keisuke (Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo, 4-6-1 Komaba, Meguro-ku, Tokyo 153-8904, Japan) ,  Ninomiya Ryo (Department of Biology, Faculty of Science, Okayama University, 3-1-1 Tsushima-naka, Kita-ku, Okayama 700-8530, Japan) ,  Hida Chisato (Department of Biology, Faculty of Science, Okayama University, 3-1-1 Tsushima-naka, Kita-ku, Okayama 700-8530, Japan) ,  Takahashi Yuichiro (Research Institute for Interdisciplinary Science, Okayama University, 3-1-1 Tsushima-naka, Kita-ku, Okayama 700-8530, Japan) ,  Ishikita Hiroshi (Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-Ku, Tokyo 113-8654, Japan) ,  Ishikita Hiroshi (Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo, 4-6-1 Komaba, Meguro-ku, Tokyo 153-8904, Japan)
資料名： Biochimica et Biophysica Acta  (Biochimica et Biophysica Acta)
巻： 1862  号： 1  ページ： Null  発行年： 2021年 
JST資料番号： B0207A  ISSN： 0005-2728  CODEN： BBBMBS  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： オランダ (NLD)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 光化学系IIにおけるプロトン移動経路を同定するための構造に基づく生物学的アプローチを報告する。最初に,分子動力学(MD)シミュレーションを行って,Grotthuss様プロトン導管として機能するH結合ネットワークを分析した。MDシミュレーションは,D1-Asp61,Mn_4CaO_5クラスタ(W1)でのH_2OのH-結合アクセプタ,がD1-Glu65を有する1つの水分子を介してH結合を形成するが,D2-Glu312とは形成しないことを示した。次に,D1-Asp61,D1-Glu65,D2-Glu312,および隣接残基,D1-Arg334,D2-Glu302,およびD2-Glu323を,他の19残基,すなわち114Chlamydomonas葉緑体変異体細胞に完全に変異させた。D1-Asp61の変異は,最も重要であった。D61EとD61C細胞のみが光独立栄養的に成長し,O_2発生活性を示した。D2-Glu312の変異は,D1-Glu65の突然変異より光合成成長にそれほど重要でなかった。量子力学/分子機械的計算は,PSII結晶構造において,プロトンが主にD2-Glu312,すなわちpK_a(D1-Glu65)>pK_a(D2-Glu312)との水素結合に沿ってD1-Glu65に局在することを示した。ポテンシャルエネルギープロフィルは,D1-Glu65からのプロトンの放出が,D1-Asp61とD1-Glu65の間の2つの短いH結合の形成をもたらし,S_2からS_3への転移におけるGrotthuss様プロトン導管に沿った下り坂プロトン移動を促進することを示した。D1-Glu65は,D1-Asp61を介してW1からチラコイド内腔へ進行する主要な経路に関与する可能性があるが,D2-Glu312とD1-Arg334はいくつかの変異体の代替経路に関与する可能性がある。Copyright 2020 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： アクセプタ ,  結晶構造 ,  水素結合 ,  *陽子 ,  計算機シミュレーション ,  ネットワーク ,  管路 ,  *プロトン移動 ,  突然変異 ,  クラスタ ,  *変異誘発 ,  分子動力学 ,  チラコイド ,  *光化学系II
準シソーラス用語： 分子動力学シミュレーション ,  残基 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (5件)： 光化学系II ,  プロトン移動経路 ,  分子動力学シミュレーション ,  酸素発生活性 ,  量子力学/分子力学計算

分類 (2件)： 酵素一般  (EB09010D) ,  生体エネルギー論一般  (EB10010X)

タイトルに関連する用語 (6件)： 変異誘発 ,  証明 ,  光化学系II ,  酸素発生複合体 ,  プロトン移動 ,  経路