Mechanismus der photosynthetischen Wasseroxidation: Struktur, Redoxzustände und Substratwasserbindung des Mangan-Clusters im Photosystem II

• Antragsteller: Professor Dr. Johannes Messinger
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5195356

Dieser Antrag verfolgt das Ziel, das Verständnis vom Mechanismus der photosynthetischen Wasseroxidation zu erweitern. Dies soll durch drei wesentliche Fortschritte geschehen: 1) Bestimmung der genauen geometrischen Struktur des Mn4OxCaKomplexes im Photosystem II(PSII). Die große Zahl der heute möglichen Modelle soll durch die Fortsetzung der erfolgreich begonnenen Röntgenabsorptionsmessungen (EXAFS) an PSII-Einkristallen, sowie durch neue hochauflösende Mn-EXAFS-Messungen an isotropen PSII-Proben auf ein einziges Modell reduziert werden. 2) Verständnis der elektronischen Struktur des Mn4OxCa-Komplexes durch konsistente Simulation (auf Basis der Geometrischen Struktur) von Multifrequenz-EPR- und 55Mn-ENDOR-Messungen der verschiedenen Redoxzuständen (S-2-,..., S3-Zuständen) der Wasseroxidase. Unabhängige Informationen über die Mn-Oxidationszustände in allen S-Zuständen sollen ferner durch die neue RIXS-Messungen (raman inelasitc X-ray scattering) einfließen. 3) Bestimmung der Substratwasserbindung im PS II mit Hilfe zeitaufgelöster Massenspektometrie und ESEEM-/ENDOR-Spektroskopie. Hierbei wird mit Hilfe von Punktmutanten die Beteiligung von Aminosäuren an der Substratwasserbindung untersucht, was zur Identifizierung der H2O-Bindungsplätze führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen