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タイトルCryo-EM structures of LHCII in photo-active and photo-protecting states reveal allosteric regulation of light harvesting and excess energy dissipation.
ジャーナル・号・ページNat Plants, Vol. 9, Issue 9, Page 1547-1557, Year 2023
掲載日2023年8月31日
著者Meixia Ruan / Hao Li / Ying Zhang / Ruoqi Zhao / Jun Zhang / Yingjie Wang / Jiali Gao / Zhuan Wang / Yumei Wang / Dapeng Sun / Wei Ding / Yuxiang Weng /
PubMed 要旨The major light-harvesting complex of photosystem II (LHCII) has a dual regulatory function in a process called non-photochemical quenching to avoid the formation of reactive oxygen. LHCII undergoes ...The major light-harvesting complex of photosystem II (LHCII) has a dual regulatory function in a process called non-photochemical quenching to avoid the formation of reactive oxygen. LHCII undergoes reversible conformation transitions to switch between a light-harvesting state for excited-state energy transfer and an energy-quenching state for dissipating excess energy under full sunshine. Here we report cryo-electron microscopy structures of LHCII in membrane nanodiscs, which mimic in vivo LHCII, and in detergent solution at pH 7.8 and 5.4, respectively. We found that, under low pH conditions, the salt bridges at the lumenal side of LHCII are broken, accompanied by the formation of two local α-helices on the lumen side. The formation of α-helices in turn triggers allosterically global protein conformational change, resulting in a smaller crossing angle between transmembrane helices. The fluorescence decay rates corresponding to different conformational states follow the Dexter energy transfer mechanism with a characteristic transition distance of 5.6 Å between Lut1 and Chl612. The experimental observations are consistent with the computed electronic coupling strengths using multistate density function theory.
リンクNat Plants / PubMed:37653340
手法EM (単粒子)
解像度2.52 - 2.8 Å
構造データ

EMDB-35782, PDB-8iwx:
Cryo-EM structure of unprotonated LHCII in detergent solution at high pH value
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.59 Å

EMDB-35783, PDB-8iwy:
Cryo-EM structure of protonated LHCII in detergent solution at low pH value
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.68 Å

EMDB-35784, PDB-8iwz:
Cryo-EM structure of unprotonated LHCII in detergent solution at low pH value
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.52 Å

EMDB-35785, PDB-8ix0:
Cryo-EM structure of unprotonated LHCII nanodisc at high pH value
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.64 Å

EMDB-35786, PDB-8ix1:
Cryo-EM structure of protonated LHCII nanodisc at low pH value
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.63 Å

EMDB-35787, PDB-8ix2:
Cryo-EM structure of unprotonated LHCII nanodisc at low pH value
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.8 Å

化合物

ChemComp-CHL:
CHLOROPHYLL B

ChemComp-CLA:
CHLOROPHYLL A

ChemComp-LUT:
(3R,3'R,6S)-4,5-DIDEHYDRO-5,6-DIHYDRO-BETA,BETA-CAROTENE-3,3'-DIOL

ChemComp-XAT:
(3S,5R,6S,3'S,5'R,6'S)-5,6,5',6'-DIEPOXY-5,6,5',6'- TETRAHYDRO-BETA,BETA-CAROTENE-3,3'-DIOL / 13-cis-ビオラキサンチン

ChemComp-NEX:
(1R,3R)-6-{(3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E)-18-[(1S,4R,6R)-4-HYDROXY-2,2,6-TRIMETHYL-7-OXABICYCLO[4.1.0]HEPT-1-YL]-3,7,12,16-TETRAMETHYLOCTADECA-1,3,5,7,9,11,13,15,17-NONAENYLIDENE}-1,5,5-TRIMETHYLCYCLOHEXANE-1,3-DIOL

ChemComp-LHG:
1,2-DIPALMITOYL-PHOSPHATIDYL-GLYCEROLE / ジパルミトイルホスファチジルグリセロ-ル / リン脂質*YM

由来
  • spinacia oleracea (ホウレンソウ)
  • Spinacia (ホウレンソウ)
キーワードPLANT PROTEIN / LHCII / Light-harvesting complex / Photosystem II / Photosynthesis II / PHOTOSYNTHESIS

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万見文献について

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お知らせ

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2022年2月9日: EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

  • EMDBのヘッダファイルのバージョン3が、公式のフォーマットとなりました。
  • これまでは公式だったバージョン1.9は、アーカイブから削除されます。

関連情報:EMDBヘッダ

外部リンク:wwPDBはEMDBデータモデルのバージョン3へ移行します

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2020年8月12日: 新型コロナ情報

新型コロナ情報

URL: https://pdbj.org/emnavi/covid19.php

新ページ: EM Navigatorに新型コロナウイルスの特設ページを開設しました。

関連情報:Covid-19情報 / 2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

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2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

新型コロナウイルスの構造データ

関連情報:万見生物種 / 2020年8月12日: 新型コロナ情報

外部リンク:COVID-19特集ページ - PDBj / 今月の分子2020年2月:コロナウイルスプロテーアーゼ

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2019年1月31日: EMDBのIDの桁数の変更

EMDBのIDの桁数の変更

  • EMDBエントリに付与されているアクセスコード(EMDB-ID)は4桁の数字(例、EMD-1234)でしたが、間もなく枯渇します。これまでの4桁のID番号は4桁のまま変更されませんが、4桁の数字を使い切った後に発行されるIDは5桁以上の数字(例、EMD-12345)になります。5桁のIDは2019年の春頃から発行される見通しです。
  • EM Navigator/万見では、接頭語「EMD-」は省略されています。

関連情報:Q: 「EMD」とは何ですか? / 万見/EM NavigatorにおけるID/アクセスコードの表記

外部リンク:EMDB Accession Codes are Changing Soon! / PDBjへお問い合わせ

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2017年7月12日: PDB大規模アップデート

PDB大規模アップデート

  • 新バージョンのPDBx/mmCIF辞書形式に基づくデータがリリースされました。
  • 今回の更新はバージョン番号が4から5になる大規模なもので、全エントリデータの書き換えが行われる「Remediation」というアップデートに該当します。
  • このバージョンアップで、電子顕微鏡の実験手法に関する多くの項目の書式が改定されました(例:em_softwareなど)。
  • EM NavigatorとYorodumiでも、この改定に基づいた表示内容になります。

外部リンク:wwPDB Remediation / OneDepデータ基準に準拠した、より強化された内容のモデル構造ファイルが、PDBアーカイブで公開されました。

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関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 万見 (Yorodumi) / EMN文献 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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