Where water is oxidized to dioxygen: Structure of the photosynthetic Mn4Ca cluster

Resumo

A oxidação da água a dioxigênio é catalisada dentro do fotossistema II (PSII) por um aglomerado de Mn₄Ca, cuja estrutura permanece indefinida. Medições de estrutura fina de absorção de raios-X estendida polarizada (EXAFS) em cristais únicos de PSII restringem a geometria do aglomerado de Mn₄Ca a um conjunto de três estruturas similares de alta resolução. Combinando EXAFS polarizado e dados de difração de raios-X, o aglomerado foi posicionado dentro do PSII, levando em consideração a tendência geral da densidade eletrônica do sítio metálico e os ligantes putativos. A estrutura do aglomerado do presente estudo é diferente tanto das estruturas de raios-X de resolução de 3,0 ou 3,5 angstrom quanto de outros modelos previamente propostos.

Abstract

The oxidation of water to dioxygen is catalyzed within photosystem II (PSII) by a Mn4Ca cluster, the structure of which remains elusive. Polarized extended x-ray absorption fine structure (EXAFS) measurements on PSII single crystals constrain the Mn4Ca cluster geometry to a set of three similar high-resolution structures. Combining polarized EXAFS and x-ray diffraction data, the cluster was placed within PSII, taking into account the overall trend of the electron density of the metal site and the putative ligands. The structure of the cluster from the present study is unlike either the 3.0 or 3.5 angstrom–resolution x-ray structures or other previously proposed models.