Changements structuraux dans le complexe Mn4Ca du Photosystème II au cours du cycle enzymatique conduisant à l’oxydation de l’eau.
CEA
L’oxydation de l’eau par le Photosystème II est catalysée par un complexe métallique incluant 4 ions Manganèse et un ion Calcium. Peu d’informations structurales concernant l’environnement de l’ion Ca au cours du cycle catalytique de l’enzyme étaient jusqu’alors disponibles. Pour y remédier une équipe du SB2SM a cultivé la cyanobactérie thermophile Thermosynechococcus elongatus dans un milieu ou l’ion Ca2+ a été totalement substitué par l’ion Sr2+ puis a purifié un photosystème II incluant 1 seul ion Sr2+ à la place de l’ion Ca2. Cette enzyme bien que limitée cinétiquement est parfaitement intacte. L’environnement de l’ion Sr2+ a ensuite été analysé par spectroscopie EXAFS dans les différents états redox de l’enzyme. L’EXAFS (Extended X-Ray Absorption Fine Structure) est une spectroscopie qui utilise le rayonnement synchrotron pour caractériser la sphère de coordination d’un élément absorbant. Il a été ainsi mis en évidence d’importants changements structuraux dans l’environnement de l’ion Sr2+ (et donc celui de l’ion Ca2+ dans l’enzyme native) dans 2 étapes du cycle catalytique. Cette expérience met en lumière un des rares cas où l’ion Ca2+ n’est pas un uniquement un support structural mais est directement impliqué dans la catalyse.
Pushkar Y, Yano J, Sauer K, Boussac A, Yachandra VK. (2007). Structural Changes in the Mn4Ca Cluster and the Mechanism of Photosynthetic Water Splitting. Proc Natl Acad Sci U S A. 105, 1879-1884.