次要结构差异调节光系统II能量传递网络中天线亚基的功能特化
Minor Structural Differences Tune Functional Specialization of Antenna Subunits in the PSII Energy Transfer Network
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- University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
- Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
- Kavli Energy Nanoscience Institute at Berkeley（加州大学伯克利分校卡弗里纳米科学能源研究所）
- Howard Hughes Medical Institute（霍华德·休斯医学研究所）
- Innovative Genomics Institute（创新基因组学研究所）
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中文总结 AI 辅助
本研究通过光谱与动力学建模，揭示CP29与Lhcb1因微小结构差异而功能特化，分别承担PSII天线中激发能分配与传递的互补角色。
中文摘要 AI 辅助
光系统II（PSII）包含一系列在捕光天线网络中具有特化功能的色素-蛋白质亚基。我们研究了两种结构相似但功能不同的PSII亚基——次要捕光复合物CP29和主要捕光复合物LHCII——中亚基多样性的功能意义。我们结合二维电子-振动光谱、寿命密度分析和基于结构的动力学建模，将光谱特征归属于激子态，为探测到的光谱特征提供分子细节。我们展示了CP29和Lhcb1（主要LHCII三聚体的单体亚基）的不同色素组成如何重塑复合物中的激子连接性和能量传递途径。与Lhcb1相比，CP29中的能量传递途径在空间上更加连通且可逆，表明CP29进化出在PSII天线的核心与外围之间分配激发能的功能。我们发现，来自共同框架的微小结构修饰将CP29和Lhcb1调节为在PSII超复合物中发挥互补作用。
英文摘要
Photosystem II (PSII) contains a diverse array of pigment-protein subunits with specialized roles in the antenna network. We investigate the functional significance of this subunit diversity in two structurally similar yet functionally distinct PSII subunits: minor light-harvesting complex CP29 and major light-harvesting complex LHCII. We combine two-dimensional electronic-vibrational spectroscopy with lifetime density analysis and structure-based kinetic modeling to assign spectral features to exciton states, providing molecular detail to probed spectral features. We show how the distinct pigment compositions of CP29 and Lhcb1, a monomeric subunit of the major LHCII trimer, reshape excitonic connectivity and energy transfer pathways in the complexes. Compared to Lhcb1, energy transfer pathways in CP29 are more spatially connected and reversible, suggesting CP29 evolved to distribute excitation between the core and periphery of the PSII antenna. We find that small structural modifications from a common framework tune CP29 and Lhcb1 to complementary roles in the PSII supercomplex.
