Asymmetric electron transfer in photosynthetic reaction centers

光合作用反应中心的不对称电子转移

基本信息

批准号：
20H03217
负责人：
石北央
金额：
$ 11.23万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当初研究計画の提案「電荷分離のエナジェティクスの解析」は、周到な準備に基づいてなされたことが功を奏した。その理由の一つとして、基礎的な電子移動のエナジェティクスである酸化還元電位を静電相互作用計算に基づいてPbRC, PSIIにおいて完了していた [論文: Chem. Sci. (2018)] ことが、研究の円滑な実施の礎となった。酸化還元電位は電子移動経路対において異なる値を示し電子移動のエナジェティクスは異なることは明らかであったが、電荷分離時の正孔との相互作用を反映できていないものであった。酸化還元電位では電子移動経路間に差はあることは見えたものの、基本的に両経路とも電子移動のエナジェティクスはdownhillであった。一方、電荷分離状態をも考慮したエナジェティクスでは不活性側の電子移動経路のエナジェティクスは完全にuphillとなり電子移動に不利である様が、明確に現れている。非対称電子移動経路の所以（ゆえん）は、PbRCでは極性環境（「極性アミノ酸残基の分布」や「タンパク質形状」の差）の差であるのに対し、PSIIでは水分解触媒部位のD1側への局在、それに伴うプロトン移動経路のD1側への局在に大きく由来するものであった。以上、成果論文として[Chem. Sci. 12 (2021)] [Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. (2020)]　等を発表した。

最初的研究提案“电荷分离的能量分析”之所以成功，是因为它基于精心的准备。原因之一是PbRC和PSII中基于静电相互作用计算完成了基本的电子转移能量学氧化还原势[Paper: Chem. (2018)]，这成为顺利实现的基石。研究的。尽管很明显，电子转移路径对的氧化还原电位显示出不同的值，并且电子转移的能量也不同，但无法反映电荷分离过程中与空穴的相互作用。尽管可以看出，电子转移路径之间在氧化还原电位方面存在差异，但两条路径的电子转移能量基本上都是下降的。另一方面，在也考虑电荷分离状态的能量学中，可以清楚地看到非活性侧的电子转移路径的能量学完全变得上坡，这对于电子转移是不利的。电子传递路径不对称的原因是PbRC中极性环境的差异（“极性氨基酸残基的分布”和“蛋白质形状”的差异），而在PSII中，电子传递路径很大程度上是由于质子转移路径到 D1 侧的定位。因此，我们发表了 [Chem. 12 (2021)] [Proc. U. S. A. (2020)] 等论文。