ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE LA PROTEÍNA EXTRÍNSECA PsbQ ...

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Introducción
2.3.3. Importancia del Ca 2+ , Cl – y HCO 3 - en la oxidación del agua.
Los iones calcio y cloruro son cofactores esenciales en el OEC para que ocurra la oxidación del
agua y su eliminación provoca que el PSII sea más susceptible a la luz que aquellos que poseen un
complejo de oxidación del agua activo (Ananyev et al, 2001) (Homann, 2002). La eliminación de Ca 2+
del OEC por tratamientos con citrato a bajo pH se traduce en una pérdida de la actividad de
formación de oxígeno, 75-80%, con respecto a la actividad de la muestra control. Su ausencia en
el PSII provoca la formación de un estado S 3 modificado y la inhibición de la transición S 3 → S 0
(Adelroth et al, 1995) (Boussac et al, 1989). El PSII contiene dos sitios de unión a Ca 2+ , uno de
alta afinidad y otro de baja afinidad (Adelroth et al, 1995). Otros estudios estiman un número
diferente de sitios de unión de Ca 2+ al PSII, que posiblemente refleja diferencias en las
condiciones usadas en los ensayos y también podría reflejar diferencias en la afinidad del Ca 2+ al
PSII en condiciones de luz y de oscuridad (Vander Meulen et al, 2002). Uno de los sitios de unión,
con función estructural, se ha localizado en el complejo antena LHCII; durante mucho tiempo se
ha sugerido que el segundo sitio desempeña un papel funcional relacionado con el OEC, hipótesis
que se ha confirmado recientemente con la estructura a 3.5 Å del PSII (Han & Katoh, 1993)
(Jegerschöld et al, 2000) (Adelroth et al, 1995). Para una unión eficiente al PSII es necesaria la
presencia de las proteínas extrínsecas y del complejo de iones de Mn; además depende del
estado redox del complejo catalítico (Boussac & Rutherford, 1988) (Adelroth et al, 1995). Ningún
otro ion en plantas puede sustituirlo, excepto el Sr 2+ que es capaz de restaurar la actividad sólo
parcialmente. Se ha propuesto que funcionalmente pueda actuar como un ácido débil de Lewis,
uniendo una molécula de agua y preparando así su reactividad (Vrettos et al, 2001b).
Además del calcio, el OEC necesita de cloruro para una actividad óptima. Se ha
comprobado que el método de eliminación de Cl - del PSII puede alterar el PSII y, por tanto, a la
interpretación de su función en el complejo (Olesen & Andreasson, 2003). En estudios donde se
ha tratado el PSII con sulfato a pH básico para eliminar específicamente el ion Cl - , se ha
demostrado que la presencia de este ion es necesaria para estabilizar los estados S 2 y S 3; el
resto del ciclo de estados S del manganeso puede ocurrir sin su presencia (van Vliet &
Rutherford, 1996). Este ion puede ser funcionalmente reemplazado por un pequeño número de
cofactores inorgánicos como son Br - , NO 3 - , NO2 - y I - , aunque sólo el Br - es capaz de restablecer
la velocidad de oxidación del agua de manera comparable a la del Cl - . El hecho de que la afinidad
de unión no dependa de la naturaleza del ion y solamente se vea afectada la velocidad de
oxidación del agua hace suponer que dicho anión tiene influencia en la disminución de la energía
de activación del paso final del mecanismo de oxidación del agua, que apoya la hipótesis de que el