Integrating on-grid immunogold labeling and cryo-electron tomography to reveal photosystem II structure and spatial distribution in thylakoid membranes.
Integrating on-grid immunogold labeling and cryo-electron tomography to reveal photosystem II structure and spatial distribution in thylakoid membranes.
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整合网格免疫金标记和低温电子断层扫描揭示类囊体膜中光系统II的结构和空间分布。
DOI：
10.1016/j.jsb.2021.107746
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发表时间：
2021-09
影响因子：
3
通讯作者：
Dai W
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jiang J;Cheong KY;Falkowski PG;Dai W
细胞生物学中的一个长期挑战是阐明单个膜结合蛋白、蛋白复合物及其在其天然环境中的相互作用的空间分布。在这里，我们描述了一个工作流程，结合网格上的免疫金标记，然后通过冷冻电子断层扫描（cryoET）成像和结构分析，以确定和表征光系统II（PSII）复合物的结构。使用特异性的抗体的核心亚基的PSII，D1蛋白（唯一发现的水分解复合物中的所有产氧光合自养生物），我们确定了PSII复合物中的biopeptipically活性类囊体膜分离的模式海洋硅藻三角褐指藻。随后的cryoET分析这些蛋白质复合物解决了两个PSII结构：超复合物和二聚体核心。我们的综合方法建立了多聚体膜蛋白复合物在其天然环境中的结构特征，并提供了一种途径来阐明其高分辨率结构。
A long-standing challenge in cell biology is elucidating the spatial distribution of individual membrane-bound proteins, protein complexes and their interactions in their native environment. Here, we describe a workflow that combines on-grid immunogold labeling, followed by cryo-electron tomography (cryoET) imaging and structural analyses to identify and characterize the structure of photosystem II (PSII) complexes. Using an antibody specific to a core subunit of PSII, the D1 protein (uniquely found in the water splitting complex in all oxygenic photoautotrophs), we identified PSII complexes in biophysically active thylakoid membranes isolated from a model marine diatom Phaeodactylum tricornutum. Subsequent cryoET analyses of these protein complexes resolved two PSII structures: supercomplexes and dimeric cores. Our integrative approach establishes the structural signature of multimeric membrane protein complexes in their native environment and provides a pathway to elucidate their high-resolution structures.
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