Early Archean origin of Photosystem II.
Early Archean origin of Photosystem II.
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光学系统的早期天代渊源II。
DOI：
10.1111/gbi.12322
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发表时间：
2019-03
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Larkum AW
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cardona T;Sánchez-Baracaldo P;Rutherford AW;Larkum AW
光系统II是一个光化学反应中心，它催化水在光驱动下氧化成分子氧。水氧化是一种独特的光化学反应，它允许氧合光合作用的进化和真核生物的最终崛起。在生命的历史中，祖先的光系统在什么时候进化出了氧化水的能力仍然是未知的。在这里，我们结合贝叶斯松弛分子时钟，使用序列和结构比较的方法研究光系统II的核心反应中心蛋白的进化。我们的结果表明，早太古宙就已经出现了具有足够氧化能力的同源二聚体光系统，大约在所有蓝藻的最新共同祖先描述能够进行氧合光合作用的10亿年之前，在一些已知的缺氧光合细菌群多样化之前很久。根据结构和功能的基本原理，我们推测这个太古宙早期的光系统能够将水氧化为氧，并且已经进化出保护机制，防止活性氧物种的形成。这将把原始形式的氧合光合作用置于生命进化史的非常早期阶段。
Photosystem II is a photochemical reaction center that catalyzes the light‐driven oxidation of water to molecular oxygen. Water oxidation is the distinctive photochemical reaction that permitted the evolution of oxygenic photosynthesis and the eventual rise of eukaryotes. At what point during the history of life an ancestral photosystem evolved the capacity to oxidize water still remains unknown. Here, we study the evolution of the core reaction center proteins of Photosystem II using sequence and structural comparisons in combination with Bayesian relaxed molecular clocks. Our results indicate that a homodimeric photosystem with sufficient oxidizing power to split water had already appeared in the early Archean about a billion years before the most recent common ancestor of all described Cyanobacteria capable of oxygenic photosynthesis, and well before the diversification of some of the known groups of anoxygenic photosynthetic bacteria. Based on a structural and functional rationale, we hypothesize that this early Archean photosystem was capable of water oxidation to oxygen and had already evolved protection mechanisms against the formation of reactive oxygen species. This would place primordial forms of oxygenic photosynthesis at a very early stage in the evolutionary history of life.
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DOI：
10.1073/pnas.0900885106
发表时间：
2009-07-07
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作者：
Bosak, Tanja;Liang, Biqing;Petroff, Alexander P.
通讯作者：
Petroff, Alexander P.