Methodenartikel

Zuivering van Actief Fotosysteem I-Light Harvesting Complex I uit Plantenweefsels

1.7K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/65037

⸱

3 februari 2023

 , 
1School of Molecular Sciences, Arizona State University, 2Biodesign Center for Applied Structural Discovery, Arizona State University

In dit artikel

Samenvatting

Dit protocol beschrijft de isolatie van Photosystem I (PSI) - Light Harvesting Complex I (LHCI) uit plantenweefsels. PSI is samen met PSII verantwoordelijk voor de omzetting van licht in chemische energie in zuurstofrijke fotoautotrofen en heeft een kwantumefficiëntie van ~1, waardoor het een doelwit is voor het bestuderen van door licht aangedreven energieoverdracht.

Samenvatting

Deze methode wordt gebruikt om Photosystem I (PSI) samen met het Light Harvesting Complex I (LHCI), de oorspronkelijke antenne, van planten te isoleren. PSI-LHCI is een groot membraaneiwitcomplex dat honderden lichtoogst- en elektronentransportfactoren coördineert en is het meest efficiënte lichtoogstsysteem dat in de natuur wordt aangetroffen. Fotonen die worden geabsorbeerd door de vier LHCA-antenne-eiwitten waaruit LHCI bestaat, worden via excitonische interactie overgebracht naar het PSI-kernreactiecentrum en worden gebruikt om door licht aangedreven ladingsscheiding over het thylakoïde membraan te vergemakkelijken, waardoor het vermogen en de energie voor koolstoffixatie in fotoautotrofe organismen worden verminderd. De hoge kwantumefficiëntie van PSI maakt dit complex tot een uitstekend model om door licht aangedreven energieoverdracht te bestuderen. In dit protocol wordt plantenweefsel mechanisch gehomogeniseerd en worden de chloroplasten gescheiden van het bulkcellulaire puin door filtratie en centrifugatie. De geïsoleerde chloroplasten worden vervolgens osmotisch gelyseerd en de thylakoïde membranen worden via centrifugatie teruggewonnen en opgelost met het wasmiddel n-dodecyl-bèta-maltoside. Het opgeloste materiaal wordt op een anionenuitwisselingskolom geladen om de meeste chlorofylhoudende complexen te verzamelen. Grotere complexen worden uit de oplossing neergeslagen, in een klein volume opnieuw gesuspendeerd en op sucrosegradiënten geladen om de belangrijkste chlorofylbevattende complexen te scheiden. De resulterende sucrosegradiëntfracties worden gekarakteriseerd om de interesseband te identificeren die PSI-LHCI bevat. Dit protocol lijkt sterk op het protocol dat wordt gebruikt bij de kristallisatie van PSI-LHCI in de plant, met enkele vereenvoudigingen, en is gebaseerd op methoden die in de loop der jaren zijn ontwikkeld in het laboratorium van Nathan Nelson.

Inleiding

Zuurstofrijke fotosynthese is een van de belangrijkste chemische reacties op onze planeet. De omzetting van licht in chemische energie vindt plaats in de reactiecentra van twee fotosystemen, fotosysteem I (PSI) en fotosysteem II (PSII)1 (Figuur 1A). PSI is een groot, sterk geconserveerd multisubunit pigment-eiwitcomplex dat meer dan 3,5 miljard jaar geleden is geëvolueerd 2,3. Dit complex, dat ongeveer 100 chlorofylmoleculen en ongeveer 20 carotenoïden bevat, vergemakkelijkt de overdracht van elektronen over het thylakoïde membraan van plastocyanine naar ferredoxine en fungeert als de terminale elektronenacceptor van de fotosynthetische elektronentransportketen 1,4,5 (Figuur 1B, C). In planten is deze door licht aangedreven ladingsscheiding het resultaat van lichtenergie die wordt overgedragen van zowel de PSI-kernantennepigmenten als de perifere antennepigmenten van Light Harvesting complex I (LHCI) naar het PSI-reactiecentrum (Figuur 1D). LHCI is een PSI-specifiek antennecomplex in het thylakoïde membraan dat bestaat uit vier chlorofyl a/b-bindende LHCA-antenne-eiwitten 6,7.

figure-introduction-1
Figuur 1: De fotosynthetische elektronentransportketen en de algemene structuur van het PSI-LHCI-complex. (A) De fotosynthetische elektronentransportketen bevat vier hoofdmembraangebonden fotosynthetische complexen en drie oplosbare elektronendragers. Elektronenstroom (rode pijlen) door de transportketen en protonpomp (zwarte pijlen) in het lumen worden gebruikt om reducerend vermogen (NADPH) te creëren en ATP te produceren voor koolstoffixatie 37,38,39,40. Gemaakt met Biorender.com. (B) De structuur van de plant PSI-LHCI vanaf de lumenale zijde. PsaA en PsaB zijn de grootste subeenheden van PSI en vormen de kern van het complex. LHCI is het lichtoogstende antennecomplex dat verband houdt met PSI en bestaat uit vier antennes, LHCA1-4. (C) Het PSI-LHCI-complex coördineert meer dan 150 liganden. Hier worden chlorofylen (groen), carotenoïden (roze), chinonen (paars), lipiden (oranje) en de FeS-clusters van het reactiecentrum in geel/oranje getoond. (D) Het reactiecentrum van PSI wordt opgesplitst in twee takken (A en B), beginnend bij P700, het speciale chlorofylpaar van het reactiecentrum, dat overgaat in twee accessoire chlorofylen (A-1A/B) gevolgd door een ander paar chlorofylen (A0A/B). Deze chlorofylen worden gevolgd door een phylloquinone (A1A/B of QA/B in sommige publicaties) in elke tak voordat ze samenkomen in de ijzer-zwavelcluster Fx gevolgd door nog twee clusters, FA en FB, gecoördineerd door de PsaC-subeenheid. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

De eerste isolatie van PSI uit planten in 1966 wierp licht op de verschillen in lichtoogstend pigmentgehalte tussen PSI en PSII, wat aantoont dat PSI sterk verrijkt was met β-caroteen ten opzichte van PSII en dat cytochromen f en b6 (onderdeel van de cytochroom b6f-complexen) niet nauw gebonden zijn aan PSI, maar losjes geassocieerd zijn met het thylakoïde membraan8. Negen jaar later, met gedeeltelijke denaturatie van geïsoleerde PSI via SDS-behandeling, werd aangetoond dat dissociatie van kleine PSI-subeenheden NADP+-fotoreductie door PSI doofde, terwijl het P700-signaal en de meeste chlorofylen binnen het resterende PSI-deeltje met een groot molecuulgewicht bleven, wat de noodzaak van enkele van de kleine subeenheden van PSI voor volledige biologische functie en de locatie van het PSI-reactiecentrum identificeerde 9. Onderzoek naar de associatie tussen de PSI-kern en LHCI werd voor het eerst gepubliceerd in het begin van de jaren 1980, toen isolaties van PSI-soorten van verschillende grootte met verschillende verhoudingen van chlorofyl A tot P700 werden waargenomen, wat de associatie van PSI met een chlorofyl-bevattend perifeer antennesysteem suggereert 10,11,12,13. Het duurde echter tot 2003 voordat de eerste kristalstructuur van de plant PSI werd gepubliceerd14. De kristalstructuur van de PSI-LHCI-plant benadrukte de opmerkelijke conservering tussen de PSI-kern van planten en cyanobacteriën en leverde het eerste beeld op van de chlorofylrangschikking in de PSI-kern van de plant en de LHCI-antenne, waardoor het begrip van de energieoverdrachtsroutes binnen het PSI-LHCI-complex van de plant14 werd bevorderd. In het afgelopen decennium zijn meer PSI-LHCI-structuren van planten bepaald, waarbij details over atomaire niveaus zijn toegevoegd aan de structurele beschrijving van het supercomplex 15,16,17,18,19.

PSI heeft niet alleen een kwantumefficiëntie van dicht bij één, maar heeft ook het meest negatieve reductiepotentieel in de natuur20,21. Een volledig begrip van PSI-LHCI en zijn eigenschappen is essentieel voor het begrijpen van lichtgestuurde energieoverdracht en het toepassen van bio-geïnspireerde oplossingen op toekomstige lichtoogsttechnologie. Om dit begrip te vergroten van hoe PSI-LHCI en zijn vele subeenheden een dergelijke efficiënte energieconversie kunnen bereiken, moeten complexen die voor studie zijn geïsoleerd, actief en heel zijn. Dit protocol maakt een zachte zuivering van het complex in deze actieve toestand mogelijk 22,23.

Bij deze methode worden plantenweefsels mechanisch verstoord en worden chloroplasten die de fotosynthetische elektronentransportketen bevatten, geïsoleerd door centrifugatie. De thylakoïde membranen worden gescheiden na hypotone chloroplastlysis en worden vervolgens opgelost met het wasmiddel n-dodecyl-bèta-maltoside (β-DDM). De opgeloste chlorofyl-bevattende membraancomplexen worden gescheiden met behulp van anionenuitwisselingschromatografie en PSI-LHCI wordt verder gescheiden met behulp van sucrosegradiëntcentrifugatie. Na verwijdering uit de gradiënt en na karakterisering door zowel spectroscopie als met behulp van natriumdodecylsulfaatpolyacrylamidegelelektroforese (SDS-PAGE), kan het complex worden voorbereid voor verdere experimenten. Deze procedure wordt gebruikt om het PSI-LHCI-complex uit planten te zuiveren zonder het gebruik van affiniteitslabels. Met kleine aanpassingen kan het worden aangepast voor preparaten van het complex uit andere organismen, het stabiliseren van alternatieve PSI-complexen of andere complexen van de fotosynthetische elektronentransportketen. Vergelijkbare protocollen werden gebruikt om een PSI-complex te verkrijgen dat geschikt is voor structurele analyse met hoge resolutie 23,24,25,26,27,28,29,30.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Bereiding van thylakoïde membranen uit spinaziebladeren

  1. Werk op ijs en vermijd blootstelling aan licht waar mogelijk in deze voorbereiding. Een omgeving met weinig licht is voldoende als hoge chlorofylconcentraties worden gehandhaafd en er wordt voor gezorgd dat de monsters zoveel mogelijk bedekt blijven. Voer alle centrifugatiestappen uit bij 4 °C, tenzij anders aangegeven.
  2. Verwijder de steeltjes van de spinaziebladeren (500 g) met een schaar, druk de bladeren voorzichtig in een blender en bedek ze volledig met ijskoude sucrose, tricine, NaCl (STN) buffer (Tabel 1). Homogeniseer het plantenweefsel tweemaal 10 s in de STN-buffer (totaal 20 s), laat 10 s tussen de pulsen om oververhitting te voorkomen met behulp van de pulsinstelling.
    OPMERKING: Een typische verhouding tussen buffer en bladeren is 1 L STN-buffer voor 500 g spinaziebladeren.
  3. Filtreer celresten door acht lagen kaasdoek door de lagen kaasdoek over een grote, gekoelde beker of een ander recipiënt te bevestigen en het gemengde mengsel door het doek te gieten. Gebruik een glazen staaf of lepel om de celresten in het filter te roeren zodat lysaat erdoorheen kan stromen.
  4. Pellet chloroplasten uit het cellysaat door centrifugatie bij 1000 x g gedurende 9 min. Resuspendeer chloroplasten in 1 l hypotone buffer (tabel 1). Om chloroplasten te suspenderen, gebruikt u een pipet of wervelt u chloroplastpellet in buffer en brengt u deze over naar een tissuemolen of een vergelijkbare homogenisator van een geschikte grootte.
    OPMERKING: Blootstelling aan een hypotone oplossing en resuspensie in een weefselmolen lyseert de chloroplasten.
  5. Centrifugeer gedurende 2 minuten bij 500 x g om het zetmeel te verwijderen (opgevangen als een witte pellet). Resuspendeer voorzichtig al het groene materiaal dat terug in het bovenstaande is gepelleteerd met behulp van een pipet of een kleine kwast, terwijl u zetmeelresuspensie zoveel mogelijk vermijdt. Centrifugeer de oplossing bij 12.000 x g gedurende 10 minuten om de thylakoïde membranen te pelleteren.
  6. Resuspendeer de gepelleteerde membranen in minimale hoeveelheden van de zoutrijke resuspensiebuffer (tabel 1), alleen voldoende om de membranen opnieuw te suspenderen, met behulp van een pipet of een kleine kwast en homogeniseer met een homogenisator zoals in stap 1.4. Centrifugeer op 8000 x g gedurende 10 min.
  7. Resuspendeer zoals eerder in minimale hoeveelheden STN2-buffer (tabel 1), alleen voldoende om membranen te resuspenseren en het chlorofylgehalte te meten met behulp van een UV-Vis-spectrofotometer. Bepaal de chlorofylconcentratie door het monster 1/1000 te verdunnen in een 80% acetonoplossing en de methode van Porra et al.31 te gebruiken.
  8. Pas aan een gewenste chlorofylconcentratie aan, meestal 3 mg/ml, door STN2-buffer en aliquot gelijkmatig toe te voegen aan twee of drie centrifugebuisjes. De verwachte opbrengst van 500 g bladeren is ongeveer 200 mg chlorofyl, maar er wordt variatie verwacht op basis van de toestand van het uitgangsmateriaal. Vries in bij -80 °C tot het klaar is voor membraanoplosbaarheid. Membranen die in dit stadium zijn ingevroren, zijn minimaal 6 maanden stabiel.

2. Oplosbaarheid van het membraan

  1. Solubiliseren van thylakoïde membranen met β-DDM. Voeg voldoende wasmiddel toe uit een 10% β-DDM bouillon om een 6:1 β-DDM tot chlorofyl verhouding te bereiken. Incubeer 30 minuten op ijs. Meng voorzichtig elke 5-10 minuten door de tube meerdere keren langzaam om te keren.
  2. Centrifugeer bij 120.000 x g gedurende 30 minuten met behulp van een ultracentrifuge om onoplosbaar materiaal te verwijderen. Gooi de pellet weg en bewaar het bovenstaande voor de volgende stappen.

3. Elutie met behulp van diethylaminoethyl (DEAE) kolom

  1. Bereid de anionenuitwisselingskolom voor met een bedvolume van 1,5 ml voor 1 mg totaal chlorofyl in het opgeloste monster. Bereid de kolom voor en draai op 4 °C. Giet de hars in een kolom die op een ringstandaard is bevestigd. Laat de hars bezinken terwijl u water toevoegt of een kolom met een laag zoutgehalte buffert om te voorkomen dat de kolom droogloopt. Zorg ervoor dat de kolom vrij is van luchtbellen en dat de bovenkant vlak en waterpas is.
  2. Was de kolom met behulp van twee kolomvolumes (CV) van de kolom met een laag zoutgehalte (tabel 1) en laad het bovenstaande uit stap 2.2 op de kolom. Laat het bovenstaande volledig in de kolom lopen voordat u verder gaat.
  3. Was de kolom in één CV van de kolom laag zout buffer.
  4. Elute met behulp van een lineaire NaCl-gradiënt met de buffers met een laag zoutgehalte en een hoog zoutgehalte (5-250 mM NaCl; Tabel 1) gemaakt in een totaal volume van zes CV (d.w.z., als het volume van het kolombed 30 ml is, gebruik dan 90 ml zoutarme buffer en 90 ml hoge zoutbuffer).
    1. Vul twee bekers met de lage en hoge zoutbuffers. Terwijl u een lage zoutbuffer in de kolom druppelt, maakt u een zoutbrug tussen de hoge en lage zoutbuffers met behulp van een buis gevuld met water om ze geleidelijk te mengen. Gebruik een roerstaaf om ervoor te zorgen dat de hoge zoutbuffer die naar de zoutarme buffer gaat, wordt gemengd voordat deze in de kolom wordt gedruppeld. Dit zorgt ervoor dat de NaCl-gradiënt lineair is. Begin met het verzamelen van breuken.
  5. Verzamel fracties van 4 ml (voor een typisch experiment dat begint met ongeveer 35 mg chlorofyl) en combineer de donkergroene fracties die rond het laatste derde deel van de gradiënt elueren (Figuur 2A).

4. Polyethyleenglycol (PEG) neerslag

  1. Voeg aan de gecombineerde chlorofylfracties langzaam PEG6000 toe tot een uiteindelijke concentratie van 8%. De PEG-concentratie kan enigszins variëren; als er geen neerslag wordt waargenomen na het bereiken van 8%, verhoog dan de PEG-concentratie in stappen van 2% totdat er neerslag wordt waargenomen (de oplossing wordt troebel).
  2. Centrifugeren op 3.214 x g gedurende 5 min. Gooi het bovenstaande volledig weg; volledige verwijdering van alle resterende PEG is essentieel om bij de volgende stap een goede oplosbaarheid te bereiken. Resuspendeer het groene neerslag in 2-5 ml suspensiebuffer na de kolom (tabel 1).
  3. Om te controleren of de thylakoïden volledig van PEG zijn ontdaan, centrifugeert u een klein deel van het geresuspendeerde materiaal in een tafelcentrifuge bij 18.407 x g bij 4 °C gedurende 5 minuten om er zeker van te zijn dat het materiaal oplosbaar is. Een klein groen neerslag is in dit stadium acceptabel, maar de meeste, zo niet alle, chlorofyl moet in de oplossing blijven. Bewaar de oplosbare fractie.

5. Voorbereiding van sucrosegradiënten

  1. Bereid 10%-30% discontinue sucrosegradiënten voor in vijf lagen (10%, 15%, 20%, 25% en 30% lagen) met sucrosegradiëntbuffer (tabel 1). Monteer de sucrosegradiënten door de sucrosefracties voorzichtig in lagen te leggen in een centrifugebuis van polyallomeren, beginnend met de 30%-laag en eindigend met de 10%-laag. Pas het volume van elke laag zo aan dat er aan de bovenkant van de buis voldoende hoofdruimte is om het gewenste monstervolume te laden.
  2. Laad monsters van het oplosbare materiaal uit stap 4.2 in sucrosegradiënten. Laad voldoende monster om gelijk te zijn aan 170 μg chlorofyl in de ene buis en 420 μg chlorofyl in een andere om gradiënten bij verschillende concentraties te verkrijgen om de homogeniteit van elke band te beoordelen (Figuur 3A).
    OPMERKING: De hoeveelheid toegevoegd monster is willekeurig, maar een bereik van ongeveer 150 tot 500 μg chlorofyl is meestal geschikt.
  3. Centrifugeer de gradiënten bij 100.000 x g gedurende 16 uur om de verschillende complexen in het monster te scheiden.

6. Verwijdering van sacharosefracties en PEG-neerslag

  1. Verwijder na het centrifugeren de gradiënten van de rotor en maak foto's van de buizen met een digitale camera of mobiele telefoon. Isoleer de fracties door de buisjes aan de onderkant met een naald door te prikken en vervolgens de inhoud langzaam af te tappen. Verzamel de verschillende chlorofylhoudende fracties in centrifugebuisjes.
    OPMERKING: De monsters kunnen desgewenst worden verdeeld en ingevroren voor latere analyse.
  2. Voor sommige toepassingen is het wenselijk om sucrose te verwijderen. Om sucrose te verwijderen, gebruikt u een tweede stap van PEG-precipitatie (of gelfiltratie). Stel de NaCl-concentratie in de PSI-LHCI-fractie in op 120 mM en voeg PEG6000 toe tot een uiteindelijke concentratie van 10%.
  3. Centrifugeer het monster in een tafelcentrifuge bij 18.407 x g bij 4 °C gedurende 5 min. Resuspendeer de groene pellet in 30 mM Tricine-NaOH pH 8,0, 50 mM NaCl en 0,05% β-DDM.
  4. Centrifugeer het monster in een tafelcentrifuge bij 18.407 x g bij 4 °C gedurende 5 minuten om ervoor te zorgen dat al het materiaal in oplossing blijft.

7. Het meten van P700-inhoud van PSI

OPMERKING: Deze methode kan worden gebruikt om PSI snel te testen.

  1. Verdun de monsters tot een OD680 van 1-1,5 en incubeer in het donker met 10 mM ascorbinezuur gedurende 1 uur om P700 volledig te verminderen.
  2. Meet het absorptiespectrum van het monster met behulp van een UV-Vis-spectrometer. Meet de absorptie van slechts 650 nm tot 750 nm met een data-interval van 0,50 nm en een scansnelheid van 60 nm/min voor het testen van het P700-gehalte.
  3. Stel het monster bloot aan fel licht (350 μmol fotonen/m2/s) en meet het spectrum opnieuw tijdens de belichting.
  4. Trek het donkere spectrum af van het lichtspectrum om P700-verbleking bij ongeveer 702 nm in planten te observeren.
  5. Bepaal het P700-gehalte met behulp van de absorptie bij 700 nm en een extinctiecoëfficiënt van 64/mM/cm zoals beschreven in Hiyama en Ke 32,33,34.
  6. Meet de totale hoeveelheid chlorofyl (chlorofyl A en chlorofyl B) met behulp van de methode beschreven in Porra et al.31. Gebruik deze concentraties om de verhouding chlorofyl tot P700 te bepalen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Dit protocol wordt gebruikt om actieve PSI-LHCI gedurende drie dagen te isoleren en te karakteriseren uit plantenweefsels. PSI-LHCI wordt gezuiverd door eerst plantaardige thylakoïde membranen te isoleren die vervolgens worden opgelost met β-DDM. Typische opbrengsten uit de membraanbereidingsfase zijn 200 mg chlorofyl uit 500 g bladeren. Dit kan variëren afhankelijk van het oorspronkelijke materiaal dat is gebruikt.

Dag twee en drie van het experiment maken ge...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Met behulp van dit protocol kan het PSI-LHCI-complex uit plantenweefsels in actieve toestand worden gezuiverd. Hier werden spinaziebladeren gebruikt, maar deze methoden kunnen worden toegepast op preparaten van verschillende planten 23,40. In alle gevallen moet bij het uitvoeren van dit protocol zorg worden besteed aan het beschermen van het complex tegen schade. Deze bereiding moet worden gedaan in het donker of onder groen lich...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.

Dankbetuigingen

Y.M. erkent de steun van de National Science Foundation onder Award No. 2034021 en het Amerikaanse Department of Energy, Office of Science, Office of Basic Energy Sciences, Division of Chemical Sciences, Geosciences en Biosciences onder Award No. DE-SC0022956. CG wordt ondersteund door de National Science Foundation onder Award No. 00036806.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
15 mL Falcon tubeVWR62406-200Gebruikt voor het opslaan van thylakoïden
Bio rad Econo-Column 1.5 X 30 cmbiorad7374153
Cheesecloth grade 50, 100% katoenArkwright LLCB07D1FZZMBVan Amazon
Glazen staafjesMillipore SigmaBR135825Elk soortgelijk staafje is voldoende
Low profile 64 oz vitamix blenderVitamix
NaClSigma-AldrichS7653
Open top polyallomer centrifugatiebuizenSeton Scientific5030
Optima XE Ultracentrifugebeckman coulterA94471
Polyethyleenglycol 6.000Hampton ResearchHR2-533
Potter-Elvehjem weefselmolen, 30 ml.WHEATON358049
SucroseSigma-AldrichS7903
SW 40 Tibeckman coulter331301
TOYOPEARL DEAE-650CTosoh Bioscience7988
TricineSigma-AldrichT0377
β-DDMGlycon - Biochemicals GmbHD97002Opgeslagen als 10% voorraad bij -20 °C

Referenties

  1. Nelson, N., Junge, W. Structure and energy transfer in photosystems of oxygenic photosynthesis. Annual Review of Biochemistry. 84, 659-683 (2015).
  2. Fischer, W. W., Hemp, J., Johnson, J. E. Evolution of oxygenic photosynthesis. Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 44 (1), 647-683 (2016).
  3. Yoon, H. S., Hackett, J. D., Ciniglia, C., Pinto, G., Bhattacharya, D. A molecular timeline for the origin of photosynthetic eukaryotes. Molecular Biology and Evolution. 21 (5), 809-818 (2004).
  4. Busch, A., Hippler, M. The structure and function of eukaryotic photosystem i. Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics. 1807 (8), 864-877 (2011).
  5. Rochaix, J. D. Regulation of photosynthetic electron transport. Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics. 1807 (3), 375-383 (2011).
  6. Croce, R., Morosinotto, T., Castelletti, S., Breton, J., Bassi, R. The Lhca antenna complexes of higher plants photosystem I. Biochimica et Biophysica Acta-Bioenergetics. 1556 (1), 29-40 (2002).
  7. Croce, R., Van Amerongen, H. Light-harvesting in photosystem I. Photosynthesis Research. 116 (2-3), 153-166 (2013).
  8. Anderson, J. M., Boardman, N. K. Fractionation of the photochemical systems of photosynthesis I. Chlorophyll contents and photochemical activities of particles isolated from spinach chloroplasts. Bibliotek for Laeger. 112 (3), 403-421 (1966).
  9. Bengis, C., Nelson, N. Purification and properties of the photosystem I reaction center from chloroplasts. Journal of Biological Chemistry. 250 (8), 2783(1975).
  10. Lam, E., Ortiz, W., Malkin, R. Chlorophyll a/b proteins of Photosystem I. FEBS Letters. 168 (1), 10-14 (1984).
  11. Kuang, T. Y., Argyroudi-Akoyunoglou, J. H., Nakatani, H. Y., Watson, J., Arntzen, C. J. The origin of the long-wavelength fluorescence emission band (77°K) from photosystem I. Archives of Biochemistry and Biophysics. 235 (2), 618-627 (1984).
  12. Mullet, J. E., Burke, J. J., Arntzen, C. J. A developmental study of Photosystem I peripheral chlorophyll proteins. Plant Physiology. 65 (5), 823-827 (1980).
  13. Mullet, J. E., Burke, J. J., Arntzen, C. J. Chlorophyll a/b proteins of Photosystem I. Plant Physiology. 65 (5), 814-822 (1980).
  14. Ben-Shem, A., Frolow, F., Nelson, N. Crystal structure of plant photosystem I. Nature. 426 (6967), 630-635 (2003).
  15. Mazor, Y., Borovikova, A., Nelson, N. The structure of plant photosystem I super-complex at 2.8 A resolution. eLife. 4, 07433(2015).
  16. Qin, X., Suga, M., Kuang, T., Shen, J. R. Photosynthesis. Structural basis for energy transfer pathways in the plant PSI-LHCI supercomplex. Science. 348 (6238), New York, N.Y. 989-995 (2015).
  17. Mazor, Y., Borovikova, A., Caspy, I., Nelson, N. Structure of the plant photosystem I supercomplex at 2.6 resolution. Nature Plants. 3, 17014(2017).
  18. Pan, X., et al. Structure of the maize photosystem I supercomplex with light-harvesting complexes I and II. Science. 360 (6393), New York, N.Y. 1109-1113 (2018).
  19. Wang, J., et al. Structure of plant photosystem I−light harvesting complex I supercomplex at 2.4 Å resolution. Journal of Integrative Plant Biology. 63 (7), 1367-1381 (2021).
  20. Jensen, P. E., et al. function, and regulation of plant photosystem I. Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics. 1767 (5), 335-352 (2007).
  21. Nelson, N. Plant photosystem I - The most efficient nano-photochemical machine. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 9 (3), 1709-1713 (2009).
  22. Amunts, A., Toporik, H., Borovikova, A., Nelson, N. Structure determination and improved model of plant photosystem I. Journal of Biological Chemistry. 285 (5), 3478-3486 (2010).
  23. Gorski, C., et al. The structure of the Physcomitrium patens photosystem I reveals a unique Lhca2 paralogue replacing Lhca4. Nature Plants. 8 (3), 307-316 (2022).
  24. Perez-Boerema, A., et al. Structure of a minimal photosystem I from the green alga Dunaliella salina. Nature Plants. 6 (3), 321-327 (2020).
  25. Toporik, H., et al. The structure of a red-shifted photosystem I reveals a red site in the core antenna. Nature Communications. 11 (1), 5279(2020).
  26. Toporik, H., Li, J., Williams, D., Chiu, P. L., Mazor, Y. The structure of the stress-induced photosystem I-IsiA antenna supercomplex. Nature Structural and Molecular Biology. 26 (6), 443-449 (2019).
  27. Caspy, I., et al. Structure and energy transfer pathways of the Dunaliella Salina photosystem I supercomplex. Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics. 1861 (10), 148253(2020).
  28. Naschberger, A., et al. Algal photosystem I dimer and high resolution model of PSI:plastocyanin complex. Nature Plants. 8 (10), 1191-1201 (2022).
  29. Furukawa, R., et al. Formation of a PSI-PSII megacomplex containing LHCSR and PsbS in the moss Physcomitrella patens. Journal of Plant Research. 132 (6), 867-880 (2019).
  30. Gisriel, C. J., et al. High-resolution cryo-electron microscopy structure of photosystem II from the mesophilic cyanobacterium, Synechocystis sp. PCC 6803. Proceedings of the National Academy of Sciences. 119 (1), 2116765118(2021).
  31. Porra, R. J., Thompson, W. A., Kriedemann, P. E. Determination of accurate extinction coefficients and simultaneous equations for assaying chlorophylls a and b extracted with four different solvents: verification of the concentration of chlorophyll standards by atomic absorption spectroscopy. Biochemica et Biophysica Acta. 12 (2), 103-107 (2004).
  32. Bassi, R., Simpson, D. Chlorophyll-protein complexes of barley photosystem I. European Journal of Biochemistry. 163 (2), 221-230 (1987).
  33. Hiyama, T., Ke, B. Difference spectra and excitation coefficients of P700. Biochimica et Biophysica Acta. 267 (459), 160-171 (1972).
  34. Anderson, J. M. P-700 content and polypeptide profile of chlorophyll-protein complexes of spinach and barley thylakoids. Biochimica et Biophysica Acta. 591 (1), 113-126 (1980).
  35. Caspy, I., et al. Dimeric and high-resolution structures of Chlamydomonas Photosystem I from a temperature-sensitive Photosystem II mutant. Communications Biology. 4 (1), 1-10 (2021).
  36. Caffarri, S., Kouřil, R., Kereïche, S., Boekema, E. J., Croce, R. Functional architecture of higher plant photosystem II supercomplexes. EMBO Journal. 28 (19), 3052-3063 (2009).
  37. Su, X., et al. Structure and assembly mechanism of plant C2S2M2-type PSII-LHCII supercomplex. Science. 357 (6353), 815-820 (2017).
  38. Malone, L. A., et al. Cryo-EM structure of the spinach cytochrome b 6 f at 3.6 Å resolution. Nature. 575 (7783), 535-539 (2019).
  39. Guo, H., Rubinstein, J. L. Structure of ATP synthase under strain during catalysis. Nature Communications. 13 (1), 2-10 (2022).
  40. Mazor, Y., Borovikova, A., Caspy, I., Nelson, N. Structure of the plant photosystem I supercomplex at 2.6 Å resolution. Nature Plants. 3, 17014(2017).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Zuivering van PSI LHCIthylako dmembranen van plantenchloroplastisolatiesucrosegradi ntanionuitwisselingmembraaneiwitcomplexelektronentransportchlorofylcomplexen
Video binnenkort beschikbaar

Gerelateerde artikelen