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Nat Commun ; 12(1): 2291, 2021 04 16.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-33863895

RESUMO

Plants need to protect themselves from excess light, which causes photo-oxidative damage and lowers the efficiency of photosynthesis. Photosystem II subunit S (PsbS) is a pH sensor protein that plays a crucial role in plant photoprotection by detecting thylakoid lumen acidification in excess light conditions via two lumen-faced glutamates. However, how PsbS is activated under low-pH conditions is unknown. To reveal the molecular response of PsbS to low pH, here we perform an NMR, FTIR and 2DIR spectroscopic analysis of Physcomitrella patens PsbS and of the E176Q mutant in which an active glutamate has been replaced. The PsbS response mechanism at low pH involves the concerted action of repositioning of a short amphipathic helix containing E176 facing the lumen and folding of the luminal loop fragment adjacent to E71 to a 310-helix, providing clear evidence of a conformational pH switch. We propose that this concerted mechanism is a shared motif of proteins of the light-harvesting family that may control thylakoid inter-protein interactions driving photoregulatory responses.


Assuntos
Adaptação Fisiológica , Bryopsida/fisiologia , Luz/efeitos adversos , Complexo de Proteína do Fotossistema II/metabolismo , Estresse Fisiológico , Bryopsida/efeitos da radiação , Ácido Glutâmico/genética , Concentração de Íons de Hidrogênio/efeitos da radiação , Mutagênese Sítio-Dirigida , Ressonância Magnética Nuclear Biomolecular , Fotossíntese/fisiologia , Complexo de Proteína do Fotossistema II/genética , Complexo de Proteína do Fotossistema II/isolamento & purificação , Complexo de Proteína do Fotossistema II/ultraestrutura , Conformação Proteica em alfa-Hélice , Proteínas Recombinantes/genética , Proteínas Recombinantes/isolamento & purificação , Proteínas Recombinantes/metabolismo , Proteínas Recombinantes/ultraestrutura , Tilacoides/efeitos da radiação
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