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基本情報
| 登録情報 | データベース: PDB / ID: 9gc2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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| タイトル | Cryo-EM structure of Arabidopsis thaliana PSI-LHCI- a603-NH mutant | ||||||||||||||||||||||||||||||
要素 |
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キーワード | PHOTOSYNTHESIS / PSI-LHCI / Arabidopsis thaliana / light harvesting / far-red absorption | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 機能・相同性 | 機能・相同性情報photosynthetic NADP+ reduction / photosystem I stabilization / chloroplast photosystem I / chloroplast stromal thylakoid / response to low light intensity stimulus / plastoglobule / chloroplast membrane / response to high light intensity / chloroplast thylakoid / photosynthesis, light harvesting in photosystem I ...photosynthetic NADP+ reduction / photosystem I stabilization / chloroplast photosystem I / chloroplast stromal thylakoid / response to low light intensity stimulus / plastoglobule / chloroplast membrane / response to high light intensity / chloroplast thylakoid / photosynthesis, light harvesting in photosystem I / thylakoid / chloroplast thylakoid lumen / chloroplast envelope / photosystem I reaction center / photosystem I / photosynthetic electron transport in photosystem I / photosystem I / plastid / chlorophyll binding / chloroplast thylakoid membrane / response to light stimulus / photosynthesis / response to cold / chloroplast / 4 iron, 4 sulfur cluster binding / calmodulin binding / electron transfer activity / oxidoreductase activity / protein stabilization / protein domain specific binding / mRNA binding / magnesium ion binding / mitochondrion / extracellular region / metal ion binding / nucleus / cytosol 類似検索 - 分子機能 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 生物種 | ![]() | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 手法 | 電子顕微鏡法 / 単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.29 Å | ||||||||||||||||||||||||||||||
データ登録者 | Capaldi, S. / Chaves-Sanjuan, A. / Bonnet, D.M.V. / Bassi, R. | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 資金援助 | European Union, 1件
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引用 | ジャーナル: New Phytol / 年: 2025タイトル: Structural determinants for red-shifted absorption in higher-plants Photosystem I. 著者: Stefano Capaldi / Zeno Guardini / Daniele Montepietra / Vittorio Flavio Pagliuca / Antonello Amelii / Elena Betti / Chris John / Laura Pedraza-González / Lorenzo Cupellini / Benedetta ...著者: Stefano Capaldi / Zeno Guardini / Daniele Montepietra / Vittorio Flavio Pagliuca / Antonello Amelii / Elena Betti / Chris John / Laura Pedraza-González / Lorenzo Cupellini / Benedetta Mennucci / Diane Marie Valerie Bonnet / Antonio Chaves-Sanjuan / Luca Dall'Osto / Roberto Bassi / ![]() 要旨: Higher plants Photosystem I absorbs far-red light, enriched under vegetation canopies, through long-wavelength Chls to enhance photon capture. Far-red absorption originates from Chl pairs within the ...Higher plants Photosystem I absorbs far-red light, enriched under vegetation canopies, through long-wavelength Chls to enhance photon capture. Far-red absorption originates from Chl pairs within the Lhca3 and Lhca4 subunits of the LHCI antenna, known as the 'red cluster', including Chls a603 and a609. We used reverse genetics to produce an Arabidopsis mutant devoid of red-shifted absorption, and we obtained high-resolution cryogenic electron microscopy structures of PSI-LHCI complexes from both wild-type and mutant plants. Computed excitonic coupling values suggested contributions from additional nearby pigment molecules, namely Chl a615 and violaxanthin in the L2 site, to far-red absorption. We investigated the structural determinants of far-red absorption by producing further Arabidopsis transgenic lines and analyzed the spectroscopic effects of mutations targeting these chromophores. The two structures solved were used for quantum mechanics calculations, revealing that excitonic interactions alone cannot explain far-red absorption, while charge transfer states were needed for accurate spectral simulations. Our findings demonstrate that the molecular mechanisms of light-harvesting under shaded conditions rely on very precise tuning of chromophore interactions, whose understanding is crucial for designing light-harvesting complexes with engineered absorption spectra. | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 履歴 |
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構造の表示
| 構造ビューア | 分子: Molmil Jmol/JSmol |
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ダウンロードとリンク
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ダウンロード
| PDBx/mmCIF形式 | 9gc2.cif.gz | 1.1 MB | 表示 | PDBx/mmCIF形式 |
|---|---|---|---|---|
| PDB形式 | pdb9gc2.ent.gz | 781.1 KB | 表示 | PDB形式 |
| PDBx/mmJSON形式 | 9gc2.json.gz | ツリー表示 | PDBx/mmJSON形式 | |
| その他 | その他のダウンロード |
-検証レポート
| アーカイブディレクトリ | https://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/gc/9gc2 ftp://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/gc/9gc2 | HTTPS FTP |
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-関連構造データ
| 関連構造データ | ![]() 51227MC ![]() 9gbiC C: 同じ文献を引用 ( M: このデータのモデリングに利用したマップデータ |
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| 類似構造データ | 類似検索 - 機能・相同性 F&H 検索 |
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リンク
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集合体
| 登録構造単位 | ![]()
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| 1 |
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要素
-Chlorophyll a-b binding protein ... , 2種, 2分子 14
| #1: タンパク質 | 分子量: 22522.793 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: LHCA1, CAB6, At3g54890, F28P10.130 / 発現宿主: ![]() |
|---|---|
| #4: タンパク質 | 分子量: 22298.283 Da / 分子数: 1 / Mutation: N99H / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: LHCA4, CAB4, At3g47470, F1P2.20 / 発現宿主: ![]() |
-Photosystem I chlorophyll a/b-binding protein ... , 2種, 2分子 23
| #2: タンパク質 | 分子量: 23448.623 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: LHCA2, At3g61470, F2A19.70 / 発現宿主: ![]() |
|---|---|
| #3: タンパク質 | 分子量: 25258.818 Da / 分子数: 1 / Mutation: N103H / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: LHCA3, At1g61520, T25B24.12 / 発現宿主: ![]() |
-Photosystem I P700 chlorophyll a apoprotein ... , 2種, 2分子 AB
| #5: タンパク質 | 分子量: 83180.156 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: psaA / 発現宿主: ![]() |
|---|---|
| #6: タンパク質 | 分子量: 82448.695 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: psaB / 発現宿主: ![]() |
-タンパク質 , 1種, 1分子 C
| #7: タンパク質 | 分子量: 9049.509 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: psaC, frxA, AtCg01060 / 発現宿主: ![]() |
|---|
-Photosystem I reaction center subunit ... , 10種, 10分子 DEFGHIJLKN
| #8: タンパク質 | 分子量: 17684.170 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: PSAD2, At1g03130, F10O3_4 / 発現宿主: ![]() |
|---|---|
| #9: タンパク質 | 分子量: 10561.903 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: PSAE2, At2g20260, F11A3.19 / 発現宿主: ![]() |
| #10: タンパク質 | 分子量: 17319.160 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: PSAF, At1g31330, T19E23.12 / 発現宿主: ![]() |
| #11: タンパク質 | 分子量: 11000.299 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: PSAG, At1g55670, F20N2.21, F20N2.33, F20N2_3 / 発現宿主: ![]() |
| #12: タンパク質 | 分子量: 10366.769 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: PSAH1, At3g16140, MSL1.18 / 発現宿主: ![]() |
| #13: タンパク質・ペプチド | 分子量: 4137.024 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: psaI, AtCg00510 / 発現宿主: ![]() |
| #14: タンパク質・ペプチド | 分子量: 5021.978 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: psaJ / 発現宿主: ![]() |
| #15: タンパク質 | 分子量: 17982.693 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: PSAL, At4g12800, T20K18.150 / 発現宿主: ![]() |
| #16: タンパク質 | 分子量: 8468.770 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: PSAK, At1g30380, T4K22.2 / 発現宿主: ![]() |
| #17: タンパク質 | 分子量: 9720.043 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 由来: (組換発現) ![]() 遺伝子: PSAN, At5g64040, MHJ24.2 / 発現宿主: ![]() |
-糖 , 2種, 3分子 


| #23: 糖 | | #28: 糖 | ChemComp-DGD / | |
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-非ポリマー , 9種, 203分子 
















| #18: 化合物 | ChemComp-CHL / #19: 化合物 | ChemComp-CLA / #20: 化合物 | ChemComp-LUT / ( #21: 化合物 | ChemComp-XAT / ( #22: 化合物 | ChemComp-LHG / #24: 化合物 | ChemComp-BCR / #25: 化合物 | #26: 化合物 | #27: 化合物 | |
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-詳細
| 研究の焦点であるリガンドがあるか | Y |
|---|---|
| Has protein modification | Y |
-実験情報
-実験
| 実験 | 手法: 電子顕微鏡法 |
|---|---|
| EM実験 | 試料の集合状態: PARTICLE / 3次元再構成法: 単粒子再構成法 |
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試料調製
| 構成要素 | 名称: Photosystem I supercomplex (PSI-LHCI), Lhca3/Lhca4 a603-NH mutant タイプ: ORGANELLE OR CELLULAR COMPONENT / Entity ID: #1-#17 / 由来: RECOMBINANT | ||||||||||||
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| 分子量 | 実験値: NO | ||||||||||||
| 由来(天然) | 生物種: ![]() | ||||||||||||
| 由来(組換発現) | 生物種: ![]() | ||||||||||||
| 緩衝液 | pH: 7.5 | ||||||||||||
| 緩衝液成分 |
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| 試料 | 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES | ||||||||||||
| 試料支持 | グリッドの材料: COPPER / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: Quantifoil R0.6/1 | ||||||||||||
| 急速凍結 | 装置: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 277 K |
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電子顕微鏡撮影
| 実験機器 | ![]() モデル: Talos Arctica / 画像提供: FEI Company |
|---|---|
| 顕微鏡 | モデル: FEI TALOS ARCTICA |
| 電子銃 | 電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 200 kV / 照射モード: FLOOD BEAM |
| 電子レンズ | モード: BRIGHT FIELD / 倍率(公称値): 120000 X / 最大 デフォーカス(公称値): 2400 nm / 最小 デフォーカス(公称値): 800 nm / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 50 µm / アライメント法: COMA FREE |
| 試料ホルダ | 凍結剤: NITROGEN 試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER |
| 撮影 | 電子線照射量: 40 e/Å2 / 検出モード: COUNTING フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON III (4k x 4k) 撮影したグリッド数: 1 |
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解析
| EMソフトウェア |
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| CTF補正 | タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 粒子像の選択 | 選択した粒子像数: 115589 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 対称性 | 点対称性: C1 (非対称) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3次元再構成 | 解像度: 3.29 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 36596 / 対称性のタイプ: POINT | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原子モデル構築 | プロトコル: RIGID BODY FIT / 空間: REAL | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原子モデル構築 | PDB-ID: 9GBI Accession code: 9GBI / Source name: PDB / タイプ: experimental model | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 精密化 | 交差検証法: NONE 立体化学のターゲット値: GeoStd + Monomer Library + CDL v1.2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原子変位パラメータ | Biso mean: 69.73 Å2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 拘束条件 |
|
ムービー
コントローラー
万見について






引用



PDBj











FIELD EMISSION GUN