2024年1月31日，冈山大学等机构的研究人员在Nature上发表了题为Oxygen-evolving photosystem II structures during S1-S2-S3transitions的研究论文。
该研究深入探讨了PSII在分别经历1束光照和2束光照下，在纳秒 (ns) 至毫秒 (ms) 时间尺度内的动态结构变化。研究结果揭示了在S1-S2-S3状态转换过程中，电子传递、质子释放和水分子进入OEC的关键过程。
这项研究表明，位于OEC和光吸收特殊叶绿素P680之间的酪氨酸电子供体YZ及其附近的氨基酸和水分子，在一束和两束光照下，都在纳秒至微秒(μs)时间尺度上都发生了结构变化，详细揭示了YZ上快速的电子和质子传递过程。尤其重要的是，在经历两束光照后，一个被命名为O6*的水分子在1 微秒时与OEC中的Ca原子结合，在5 ms时消失。相比之下，在200 微秒和5毫秒的时间点，OEC中出现了O6的信号，表明这个水分子（O6*）在200 微秒和5毫秒之间转移到了O6的位置，是O6的来源。
此外，OEC附近的三个水分子通道（O1-，O4-，Cl-1-channels）中的水分子和氨基酸也呈现出动态的结构变化，表明它们受到电子传递、质子释放和底物水分子传递的影响，或者参与了这些过程。简而言之，第一束光和第二束光的协同作用导致了OEC附近的一个水分子（W10）的去质子化，使其结合到OEC上，并随后转移到O6的位置。这项研究为理解光合作用中PSII的状态转换以及氧气生成提供了重要的机理解释，同时为利用太阳能人工分解水分子，获取可再生的清洁氢能等提供了重要的理论依据。
