산소 발생 복합체

코크 회로(Kok cycle). 망가니즈 중심의 산화 상태는 논쟁의 여지가 있다.

파일:Oxygen Evolving Complex Crystal structure to 1.9 Angstrom Resolution.png

1.9 Å 분해능에서 광계 II의 산소 발생 복합체의 Mn₄O₅Ca 코어의 X선 결정 구조.^[1]

산소 발생 복합체(酸素發生複合體, 영어: oxygen-evolving complex, OEC)는 광합성의 명반응 동안 물의 광분해에 관여하는 물을 산화시키는 데 관여하는 효소이다.^[2] 물 분해 복합체(영어: water-splitting complex)라고도 한다. 산소 발생 복합체는 막-내강 경계면에서 광계 II의 4개의 핵심 단백질로 둘러싸여 있다. 물을 분해하는 메커니즘은 4번째 광자가 물을 산화시키는 데 충분한 에너지를 제공하기 전에 3개의 광자를 흡수하는 것과 관련된다.^[3] 1970년에 코크()에 의해 널리 받아들여진 이론에 기초하여 이 복합체는 S₀에서 S₄까지 5가지 상태로 존재할 수 있다. S₀가 가장 많이 환원된 상태이고, S₄가 가장 많이 산화된 상태이다. 광계 II에 갖힌 광자는 계를 S₀ 상태에서 S₄상태로 이동시킨다. S₄는 불안정하며 물과 반응하여 유리 산소를 생성한다. 산소 발생 복합체는 가장 낮은 상태인 S₀으로 재설정되기 위해 2개의 물 분자를 사용하여 4개의 전자를 뽑아낸다.

산소 발생 복합체의 활성 부위에는 Mn₄Ca₁O_xCl_1–2(HCO₃)_y라는 화학식을 갖는 망가니즈와 칼슘의 클러스터가 포함되어 있다. 이 클러스터는 D₁ 및 CP₄₃ 소단위체에 의해 조정되고 외재성 막 단백질에 의해 안정화된다. 그 외의 특징에 대해서도 검토되었다.^[4]

현재 산소 발생 복합체의 메커니즘은 완전히 이해되지 않았다.^[5]^[6] Ca⁺², Cl⁻¹ 및 금속 클러스터를 둘러싸고 있는 막 단백질의 역할과 함께 잘 이해되지 않고 있다. 알려진 것의 대부분은 섬광 광분해 실험, 전자 스핀 공명, X선 분광법을 통해 밝혀졌다.^[7]

같이 보기

각주

↑ Umena, Yasufumi; Kawakami, Keisuke; Shen, Jian-Ren; Kamiya, Nobuo (May 2011). “Crystal structure of oxygen-evolving photosystem II at a resolution of 1.9 Å” (PDF). 《Nature》 473 (7345): 55–60. Bibcode:2011Natur.473...55U. doi:10.1038/nature09913. PMID 21499260. S2CID 205224374.
↑ Raymond, J.; Blankenship, R. (2008). “The origin of the oxygen-evolving complex”. 《Coordination Chemistry Reviews》 252 (3–4): 377–383. doi:10.1016/j.ccr.2007.08.026.
↑ Johnson, James. “The Origin of Life - The Rise of the Oxygen Evolving Complex”. 《www.chm.bris.ac.uk》. Florida University. 2020년 4월 30일에 확인함.
↑ Abstract : Manganese: The Oxygen-Evolving Complex & Models1 : Encyclopedia of Inorganic Chemistry : Wiley InterScience
↑ Askerka, Mikhail; Brudvig, Gary W.; Batista, Victor S. (2017). “The O2-Evolving Complex of Photosystem II: Recent Insights from Quantum Mechanics/Molecular Mechanics (QM/MM), Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS), and Femtosecond X-ray Crystallography Data”. 《Accounts of Chemical Research》 50 (1): 41–48. doi:10.1021/acs.accounts.6b00405. PMID 28001034.
↑ Yano, Junko; Kern, Jan; Yachandra, Vittal K.; Nilsson, Håkan; Koroidov, Sergey; Messinger, Johannes (2015). 〈Light-Dependent Production of Dioxygen in Photosynthesis〉. Peter M.H. Kroneck and Martha E. Sosa Torres (편집). 《Sustaining Life on Planet Earth: Metalloenzymes Mastering Dioxygen and Other Chewy Gases》. Metal Ions in Life Sciences 15. Springer. 13–43쪽. doi:10.1007/978-3-319-12415-5_2. ISBN 978-3-319-12414-8. PMC 4688042. PMID 25707465.
↑ Kok, B.; Forbush, B.; McGloin, M. (1970). “Cooperation of charges in photosynthetic O2 evolution. I. A linear four-step mechanism”. 《Photochem. Photobiol.》 11 (6): 467–475. doi:10.1111/j.1751-1097.1970.tb06017.x. PMID 5456273. S2CID 31914925.

[1] Umena, Yasufumi; Kawakami, Keisuke; Shen, Jian-Ren; Kamiya, Nobuo (May 2011). “Crystal structure of oxygen-evolving photosystem II at a resolution of 1.9 Å” (PDF). 《Nature》 473 (7345): 55–60. Bibcode:2011Natur.473...55U. doi:10.1038/nature09913. PMID 21499260. S2CID 205224374.

[2] Raymond, J.; Blankenship, R. (2008). “The origin of the oxygen-evolving complex”. 《Coordination Chemistry Reviews》 252 (3–4): 377–383. doi:10.1016/j.ccr.2007.08.026.

[:1-3] Johnson, James. “The Origin of Life - The Rise of the Oxygen Evolving Complex”. 《www.chm.bris.ac.uk》. Florida University. 2020년 4월 30일에 확인함.

[4] Abstract : Manganese: The Oxygen-Evolving Complex & Models1 : Encyclopedia of Inorganic Chemistry : Wiley InterScience

[5] Askerka, Mikhail; Brudvig, Gary W.; Batista, Victor S. (2017). “The O2-Evolving Complex of Photosystem II: Recent Insights from Quantum Mechanics/Molecular Mechanics (QM/MM), Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS), and Femtosecond X-ray Crystallography Data”. 《Accounts of Chemical Research》 50 (1): 41–48. doi:10.1021/acs.accounts.6b00405. PMID 28001034.

[6] Yano, Junko; Kern, Jan; Yachandra, Vittal K.; Nilsson, Håkan; Koroidov, Sergey; Messinger, Johannes (2015). 〈Light-Dependent Production of Dioxygen in Photosynthesis〉. Peter M.H. Kroneck and Martha E. Sosa Torres (편집). 《Sustaining Life on Planet Earth: Metalloenzymes Mastering Dioxygen and Other Chewy Gases》. Metal Ions in Life Sciences 15. Springer. 13–43쪽. doi:10.1007/978-3-319-12415-5_2. ISBN 978-3-319-12414-8. PMC 4688042. PMID 25707465.

[7] Kok, B.; Forbush, B.; McGloin, M. (1970). “Cooperation of charges in photosynthetic O2 evolution. I. A linear four-step mechanism”. 《Photochem. Photobiol.》 11 (6): 467–475. doi:10.1111/j.1751-1097.1970.tb06017.x. PMID 5456273. S2CID 31914925.

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