Optimizing Crystal Size of Photosystem II by Macroseeding: Toward Neutron Protein Crystallography.
Optimizing Crystal Size of Photosystem II by Macroseeding: Toward Neutron Protein Crystallography.
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通过大晶种法优化光系统II的晶体尺寸：迈向中子蛋白质晶体学。
DOI：
10.1021/acs.cgd.7b00878
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发表时间：
2018-01-03
影响因子：
3.8
通讯作者：
Zouni A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hussein R;Ibrahim M;Chatterjee R;Coates L;Müh F;Yachandra VK;Yano J;Kern J;Dobbek H;Zouni A
光系统II（PSII）催化水的光氧化成分子氧和质子。水分解反应发生在放氧复合物（OEC）内通过Mn 4CaO 5簇。为了阐明反应机理，需要OEC的每个中间状态的详细结构信息。尽管目前的高分辨率晶体结构的PSII在1.85 ℃和其他努力遵循的Mn 4CaO 5集群的结构变化，使用X射线自由电子激光（XFEL）晶体学，除了光谱方法，许多细节的反应机制和构象变化的催化位点在水氧化过程中仍然难以捉摸。在这项研究中，我们提出了一个很少发现的成功的应用程序的常规macroseeding方法的大膜蛋白，如二聚体PSII核心复合物（dPSIIcc）。结合microseeding与macroseeding结晶技术，使我们能够重复生长大dPSIIcc晶体的尺寸为~3 mm。这些大晶体将有助于提高收集的数据从光谱方法，如偏振扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）和单晶电子顺磁共振（EPR）技术，是一个先决条件，用于确定一个三维结构，使用中子衍射。
Photosystem II (PSII) catalyzes the photo-oxidation of water to molecular oxygen and protons. The water splitting reaction occurs inside the oxygen-evolving complex (OEC) via a Mn4CaO5 cluster. To elucidate the reaction mechanism, detailed structural information for each intermediate state of the OEC is required. Despite the current high-resolution crystal structure of PSII at 1.85 Å and other efforts to follow the structural changes of the Mn4CaO5 cluster using X-ray free electron laser (XFEL) crystallography in addition to spectroscopic methods, many details about the reaction mechanism and conformational changes in the catalytic site during water oxidation still remain elusive. In this study, we present a rarely found successful application of the conventional macroseeding method to a large membrane protein like the dimeric PSII core complex (dPSIIcc). Combining microseeding with macroseeding crystallization techniques allowed us to reproducibly grow large dPSIIcc crystals with a size of ~3 mm. These large crystals will help improve the data collected from spectroscopic methods like polarized extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) and single crystal electron paramagnetic resonance (EPR) techniques and are a prerequisite for determining a three-dimensional structure using neutron diffraction.
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