Occupancy Analysis of Water Molecules inside Channels within 25 Å Radius of the Oxygen-Evolving Center of Photosystem II in Molecular Dynamics Simulations
Notice bibliographique
Résumé
At room temperature and neutral pH, the oxygen-evolving center (OEC) of photosystem II (PSII) catalyzes water oxidation. During this process, oxygen is released from the OEC, while substrate waters are delivered to the OEC and protons are passed from the OEC to the lumen through water channels known as the narrow or the O4 channel, broad or the Cl1 channel, and large or the O1 channel. Protein residues lining the surfaces of these channels play a critical role in stabilizing the hydrogen-bonding networks that assist in the process. We carried out an occupancy analysis to better understand the structural and possible substrate water dynamics in full PSII monomer molecular dynamics (MD) trajectories in both the S 1 and S 2 states. We find that the equilibrated positions of water molecules derived from MD-derived electron density maps largely match the experimentally observed positions in crystallography. Furthermore, the occupancy reduction in MD simulations of some water molecules inside the single-filed narrow channel also correlates well with the crystallographic data during a structural transition when the S 1 state of the OEC advances to the S 2 state. The overall reduced occupancies of water molecules are the source of their “vacancy-hopping” dynamic nature inside these channels, unlike water molecules inside an ice lattice where all water molecules have a fixed unit occupancy. We propose on the basis of findings in our structural and molecular dynamics analysis that the water molecule occupying a pocket formed by D1-D61, D1-S169, and O4 of the OEC could be the last steppingstone to enter into the OEC and that the broad channel may be favored for proton transfer.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».