PsbV (cytochrome c550) is one of the three extrinsic proteins of photosystem II (PSII) and functions to maintain the stability and activity of the Mn4CaO5 cluster, the catalytic center for water oxidation. PsbV-Y137 is the C-terminal residue of PsbV and is located at the exit of a hydrogen-bond network mediated by the D1-Y161-H190 residue pair. In order to examine the function of PsbV-Y137, four mutants, PsbV-Y137A, PsbV-Y137F, PsbV-Y137G, and PsbV-Y137W, were generated with Thermosynechococcus vulcanus (T. vulcanus). These mutants showed growth rates similar to that of the wild-type strain (WT); however, their oxygen-evolving activities were different. At pH 6.5, the oxygen evolution rates of Y137F and Y137W were almost identical to that of WT, whereas the oxygen evolution rates of the Y137A, Y137G mutants were 64% and 61% of WT, respectively. However, the oxygen evolution in the latter two mutants decreased less at higher pHs, suggesting that higher pHs facilitated oxygen evolution probably by facilitating proton egress in these two mutants. Furthermore, thylakoid membranes isolated from the PsbV-Y137A, PsbV-Y137G mutants exhibited much lower levels of oxygen-evolving activity than that of WT, which was found to be caused by the release of PsbV. In addition, PSII complexes purified from the PsbV-Y137A and PsbV-Y137G mutants lost all of the three extrinsic proteins but instead bind Psb27, an assembly cofactor of PSII. These results demonstrate that the PsbV-Tyr137 residue is required for the stable binding of PsbV to PSII, and the hydrogen-bond network mediated by D1-Y161-H190 is likely to function in proton egress during water oxidation.

中文翻译：

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PsbV-Tyr137 在光系统 II 中的作用通过定点诱变在嗜热蓝细菌 Thermosynechococcus vulcanus 中进行研究。

PsbV（细胞色素 c550）是光系统 II (PSII) 的三种外在蛋白之一，其功能是维持 Mn4CaO5 簇（水氧化的催化中心）的稳定性和活性。PsbV-Y137 是 PsbV 的 C 端残基，位于由 D1-Y161-H190 残基对介导的氢键网络的出口处。为了检查 PsbV-Y137 的功能，使用 Thermosynechococcus vulcanus (T. vulcanus) 产生了四个突变体，PsbV-Y137A、PsbV-Y137F、PsbV-Y137G 和 PsbV-Y137W。这些突变体显示出与野生型菌株 (WT) 相似的生长速度；然而，它们的氧气释放活动是不同的。在 pH 6.5 时，Y137F 和 Y137W 的析氧率几乎与 WT 相同，而 Y137A、Y137G 突变体的析氧率分别为 WT 的 64% 和 61%。然而，后两个突变体中的氧气释放在较高的 pH 值下下降较少，这表明较高的 pH 值可能通过促进这两个突变体中的质子排出来促进氧气的释放。此外，从 PsbV-Y137A、PsbV-Y137G 突变体中分离出的类囊体膜表现出比 WT 低得多的氧气释放活性，这被发现是由 PsbV 的释放引起的。此外，从 PsbV-Y137A 和 PsbV-Y137G 突变体中纯化的 PSII 复合物丢失了所有三种外在蛋白，而是结合了 PSII 的组装辅因子 Psb27。这些结果表明 PsbV-Tyr137 残基是 PsbV 与 PSII 稳定结合所必需的，并且由 D1-Y161-H190 介导的氢键网络可能在水氧化过程中的质子出口中起作用。后两个突变体中的氧气释放在较高的 pH 值下减少较少，这表明较高的 pH 值可能通过促进这两个突变体中的质子排出来促进氧气的释放。此外，从 PsbV-Y137A、PsbV-Y137G 突变体中分离出的类囊体膜表现出比 WT 低得多的氧气释放活性，这被发现是由 PsbV 的释放引起的。此外，从 PsbV-Y137A 和 PsbV-Y137G 突变体中纯化的 PSII 复合物丢失了所有三种外在蛋白，而是结合了 PSII 的组装辅因子 Psb27。这些结果表明 PsbV-Tyr137 残基是 PsbV 与 PSII 稳定结合所必需的，并且由 D1-Y161-H190 介导的氢键网络可能在水氧化过程中的质子出口中起作用。后两个突变体中的氧气释放在较高的 pH 值下减少较少，这表明较高的 pH 值可能通过促进这两个突变体中的质子排出来促进氧气的释放。此外，从 PsbV-Y137A、PsbV-Y137G 突变体中分离出的类囊体膜表现出比 WT 低得多的氧气释放活性，这被发现是由 PsbV 的释放引起的。此外，从 PsbV-Y137A 和 PsbV-Y137G 突变体中纯化的 PSII 复合物丢失了所有三种外在蛋白，而是结合了 PSII 的组装辅因子 Psb27。这些结果表明 PsbV-Tyr137 残基是 PsbV 与 PSII 稳定结合所必需的，并且由 D1-Y161-H190 介导的氢键网络可能在水氧化过程中的质子出口中起作用。表明较高的 pH 值可能通过促进这两个突变体中的质子排出来促进氧气的演化。此外，从 PsbV-Y137A、PsbV-Y137G 突变体中分离出的类囊体膜表现出比 WT 低得多的氧气释放活性，这被发现是由 PsbV 的释放引起的。此外，从 PsbV-Y137A 和 PsbV-Y137G 突变体中纯化的 PSII 复合物丢失了所有三种外在蛋白，而是结合了 PSII 的组装辅因子 Psb27。这些结果表明 PsbV-Tyr137 残基是 PsbV 与 PSII 稳定结合所必需的，并且由 D1-Y161-H190 介导的氢键网络可能在水氧化过程中的质子出口中起作用。表明较高的 pH 值可能通过促进这两个突变体中的质子排出来促进氧气的演化。此外，从 PsbV-Y137A、PsbV-Y137G 突变体中分离出的类囊体膜表现出比 WT 低得多的氧气释放活性，这被发现是由 PsbV 的释放引起的。此外，从 PsbV-Y137A 和 PsbV-Y137G 突变体中纯化的 PSII 复合物丢失了所有三种外在蛋白，而是结合了 PSII 的组装辅因子 Psb27。这些结果表明 PsbV-Tyr137 残基是 PsbV 与 PSII 稳定结合所必需的，并且由 D1-Y161-H190 介导的氢键网络可能在水氧化过程中的质子出口中起作用。从 PsbV-Y137A、PsbV-Y137G 突变体中分离的类囊体膜表现出比 WT 低得多的氧释放活性水平，这被发现是由 PsbV 的释放引起的。此外，从 PsbV-Y137A 和 PsbV-Y137G 突变体中纯化的 PSII 复合物丢失了所有三种外在蛋白，而是结合了 PSII 的组装辅因子 Psb27。这些结果表明 PsbV-Tyr137 残基是 PsbV 与 PSII 稳定结合所必需的，并且由 D1-Y161-H190 介导的氢键网络可能在水氧化过程中的质子出口中起作用。从 PsbV-Y137A、PsbV-Y137G 突变体中分离的类囊体膜表现出比 WT 低得多的氧释放活性水平，这被发现是由 PsbV 的释放引起的。此外，从 PsbV-Y137A 和 PsbV-Y137G 突变体中纯化的 PSII 复合物丢失了所有三种外在蛋白，而是结合了 PSII 的组装辅因子 Psb27。这些结果表明 PsbV-Tyr137 残基是 PsbV 与 PSII 稳定结合所必需的，并且由 D1-Y161-H190 介导的氢键网络可能在水氧化过程中的质子出口中起作用。从 PsbV-Y137A 和 PsbV-Y137G 突变体中纯化的 PSII 复合物失去了所有三种外在蛋白，而是结合 Psb27，PSII 的组装辅因子。这些结果表明 PsbV-Tyr137 残基是 PsbV 与 PSII 稳定结合所必需的，并且由 D1-Y161-H190 介导的氢键网络可能在水氧化过程中的质子出口中起作用。从 PsbV-Y137A 和 PsbV-Y137G 突变体中纯化的 PSII 复合物失去了所有三种外在蛋白，而是结合 Psb27，PSII 的组装辅因子。这些结果表明 PsbV-Tyr137 残基是 PsbV 与 PSII 稳定结合所必需的，并且由 D1-Y161-H190 介导的氢键网络可能在水氧化过程中的质子出口中起作用。