Sự chuyển trạng thái từ spinn cao (S=7/2, 3/2) sang spinn thấp (S=1/2) của cụm sắt-selenium trong FA và FB của Photosystem I khi PsaC được tái liên kết với các lõi P700-FX

PsaC là một ferredoxin gắn chặt trong trung tâm phản ứng của Photosystem I (PS I), chứa hai cụm [4Fe-4S] được gọi là FA và FB. Gần đây, chúng tôi đã đề xuất rằng cụm Fb mixed-ligand trong C14DPsaC và cụm FA mixed-ligand trong C51DPsaC tồn tại trong trạng thái spin S=3/2, và rằng một sự chuyển trạng thái spin sang S=1/2 xảy ra khi các đột biến PsaC được tái gắn lên các lõi P700-FX. Vì các tín hiệu EPR từ trạng thái spin S=3/2 có dạng hình thoi cao có thể khó nghiên cứu, PsaC loại hoang đã được tái tạo với sắt và selen để đưa vào một trạng thái spin S=7/2 dễ phát hiện tương tự như ở ferredoxin Clostridial. Khi PsaC [4Fe-4Se] chưa gắn được khử hóa hóa học, một cộng hưởng riêng biệt sắc nét đã được tìm thấy ở g=5.171, được cho là do cặp đôi trạng thái kích thích ±3/2 từ một đa phân spin S=7/2. Một đỉnh bổ sung được tìm thấy ở g=5.616, được cho là do sự chồng chéo của các cặp đôi ±1/2 và ±3/2 từ một đa phân spin S=3/2 có hình thoi cao, và một tập hợp các cộng hưởng trục được tìm thấy quanh g=2.0 một phần được cho là do một trạng thái spin cổ điển S=1/2. Khi PsaC [4Fe-4Se] được tái gắn lên các lõi P700-FX, sự phân bố spin xuất phát từ các trạng thái spin S=7/2 và 3/2 là không đáng kể. Việc chiếu sáng phức hợp PS I đã được xây dựng lại ở 15 K dẫn đến hai tập hợp cộng hưởng hình thoi, một với các giá trị g là 2.043, 1.941 và 1.854, đặc trưng cho FA, và cái còn lại với các giá trị g là 2.067, 1.941 và 1.878, đặc trưng cho FB. Việc khử hóa học bằng natri dithionite ở pH 10.5 hoặc photoaccumulation bằng cách đông lạnh trong khi chiếu sáng dẫn đến một tập hợp các cộng hưởng với các giá trị g là 2.046, 1.938, 1.920 và 1.883, đặc trưng cho cặp FA –/FB – liên kết spin. Sự chuyển trạng thái spin trong cụm sắt chalcogenide này là trường hợp đầu tiên được biết đến được kích thích bởi sự liên kết protein-protein và củng cố giả thuyết rằng có sự chuyển đổi trạng thái spin từ S=3/2 sang 1/2 xảy ra trong các đột biến PS I-rebound C14DPsaC và C51DPsaC.