酸素発生複合体

酸素発生複合体（OEC）は水分解複合体としても知られ、光合成の光反応中に水の光酸化に関与する水酸化酵素である。^[3] OECは膜-腔界面で光化学系IIの4つのコアタンパク質に囲まれている。水を分解するメカニズムは、4番目の光子が水の酸化に十分なエネルギーを提供する前に3つの光子を吸収することを伴う。 [ ^4] 1970年にKokによって広く受け入れられた理論に基づくと、複合体はS ₀からS ₄で表される5つの状態で存在することができ、 S ₀は最も還元され、S _{4 は}最も酸化されている。光化学系IIによって捕捉された光子は、システムを状態S ₀からS _{1 、S}₂、S _{3 、}そして最終的にS ₄へと移動させる。S _{4 は水と反応して遊離}酸素を生成する。

2 H ₂ O → O ₂ + 4 H ⁺ + 4 e ⁻

この変換により、触媒は S ₀状態にリセットされます。

OECの活性部位は、化学式Mn ₄ Ca ₁ O _x Cl _1–2 (HCO ₃ ) _{yで表される}マンガンとカルシウムのクラスターで構成されています。このクラスターはD ₁およびCP ₄₃サブユニットに結合し、周辺膜タンパク質によって安定化されています。その多くの特性は、フラッシュ光分解実験、電子常磁性共鳴（EPR）、およびX線分光法によって調べられています。^[5]

この錯体のメカニズムとしては、O-O結合形成によってカルシウム酸化物/水酸化物に結合するMn酸化物が関与していると提案されている。^[6]^[7] ^[8]

参考文献

^ Kok, B.; Forbush, B.; McGloin, M. (1970). 「光合成による O2 発生における電荷の協力。I. 線形 4 段階メカニズム」。Photochem . Photobiol . 11 (6): 467– 475. doi :10.1111/j.1751-1097.1970.tb06017.x. PMID 5456273. S2CID 31914925.
^ 梅名康文; 川上啓介; 沈建仁; 神谷信夫 (2011 年 5 月). 「1.9 Å の解像度での酸素発生光化学系 II の結晶構造」(PDF) . Nature . 473 (7345): 55– 60. Bibcode :2011Natur.473...55U. doi :10.1038/nature09913. PMID 21499260. S2CID 205224374.
^ Raymond, J.; Blankenship, R. (2008). 「酸素発生錯体の起源」.配位化学レビュー. 252 ( 3– 4): 377– 383. doi :10.1016/j.ccr.2007.08.026.
^ ジョンソン、ジェームズ。「生命の起源 - 酸素進化複合体の台頭」。www.chm.bris.ac.uk。フロリダ大学。 2020年4月30日閲覧。
^ 抄録 : マンガン: 酸素発生錯体とモデル1 : 無機化学百科事典 : Wiley InterScience
^ Askerka, Mikhail; Brudvig, Gary W.; Batista, Victor S. (2017). 「光化学系 II の O2 進化複合体: 量子力学/分子力学 (QM/MM)、拡張 X 線吸収微細構造 (EXAFS)、およびフェムト秒 X 線結晶構造解析データからの最近の知見」。Accounts of Chemical Research。50 (1): 41– 48。doi : 10.1021/acs.accounts.6b00405。PMID 28001034。
^ 矢野順子; ヤンカーン; ヴィタルケイヤチャンドラ; ホーカンニルソン; セルゲイコロイドフ; ヨハネスメッシンガー (2015)。「光合成における光依存の二酸素生成」。ピーター MH クロネックとマーサ E. ソサトーレス (編)。地球上の生命維持: 二酸素とその他の噛みごたえのあるガスを操る金属酵素。生命科学における金属イオン。第 15 巻。シュプリンガー。pp. 13– 43。doi : 10.1007 / 978-3-319-12415-5_2。ISBN 978-3-319-12414-8. PMC 4688042 . PMID 25707465.
^ Oyala, Paul H.; Stich, Troy A.; Debus, Richard J.; Britt, R. David (2015). 「アンモニアは光化学系 II 酸素発生複合体のダングラーマンガンに結合する」. Journal of the American Chemical Society . 137 (27): 8829– 8837. Bibcode :2015JAChS.137.8829O. doi :10.1021/jacs.5b04768. PMID 26083545.

[1] Kok, B.; Forbush, B.; McGloin, M. (1970). 「光合成による O2 発生における電荷の協力。I. 線形 4 段階メカニズム」。Photochem . Photobiol . 11 (6): 467– 475. doi :10.1111/j.1751-1097.1970.tb06017.x. PMID 5456273. S2CID 31914925.

[2] 梅名康文; 川上啓介; 沈建仁; 神谷信夫 (2011 年 5 月). 「1.9 Å の解像度での酸素発生光化学系 II の結晶構造」(PDF) . Nature . 473 (7345): 55– 60. Bibcode :2011Natur.473...55U. doi :10.1038/nature09913. PMID 21499260. S2CID 205224374.

[3] Raymond, J.; Blankenship, R. (2008). 「酸素発生錯体の起源」.配位化学レビュー. 252 ( 3– 4): 377– 383. doi :10.1016/j.ccr.2007.08.026.

[:1-4] ジョンソン、ジェームズ。「生命の起源 - 酸素進化複合体の台頭」。www.chm.bris.ac.uk。フロリダ大学。 2020年4月30日閲覧。

[5] 抄録 : マンガン: 酸素発生錯体とモデル1 : 無機化学百科事典 : Wiley InterScience

[6] Askerka, Mikhail; Brudvig, Gary W.; Batista, Victor S. (2017). 「光化学系 II の O2 進化複合体: 量子力学/分子力学 (QM/MM)、拡張 X 線吸収微細構造 (EXAFS)、およびフェムト秒 X 線結晶構造解析データからの最近の知見」。Accounts of Chemical Research。50 (1): 41– 48。doi : 10.1021/acs.accounts.6b00405。PMID 28001034。

[7] 矢野順子; ヤンカーン; ヴィタルケイヤチャンドラ; ホーカンニルソン; セルゲイコロイドフ; ヨハネスメッシンガー (2015)。「光合成における光依存の二酸素生成」。ピーター MH クロネックとマーサ E. ソサトーレス (編)。地球上の生命維持: 二酸素とその他の噛みごたえのあるガスを操る金属酵素。生命科学における金属イオン。第 15 巻。シュプリンガー。pp. 13– 43。doi : 10.1007 / 978-3-319-12415-5_2。ISBN 978-3-319-12414-8. PMC 4688042 . PMID 25707465.

[8] Oyala, Paul H.; Stich, Troy A.; Debus, Richard J.; Britt, R. David (2015). 「アンモニアは光化学系 II 酸素発生複合体のダングラーマンガンに結合する」. Journal of the American Chemical Society . 137 (27): 8829– 8837. Bibcode :2015JAChS.137.8829O. doi :10.1021/jacs.5b04768. PMID 26083545.