Elucidation of fluctuation dynamics of chromophore structure in protein by fluorescence detected vibrational spectroscopy

通过荧光检测振动光谱阐明蛋白质发色团结构的波动动力学

基本信息

批准号：
22K14651
负责人：
米田勇祐
金额：
$ 3万
依托单位：
Institute for Molecular Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は蛍光検出赤外相関分光測定装置の構築を目的として、研究グループに新しく導入された高繰り返しYbレーザーを光源とした自作の顕微システムの構築を行なった。具体的には、共焦点配置の検出光学系を構築し、単一光子感応型検出器を組み合わせることで、単一分子レベルの蛍光検出を行うためのシステムを構築した。蛍光励起光源として、繰り返し周波数10 MHzのYbレーザーの第二高調波（515 nm, 260 fs）を用いた測定において、標準蛍光試料であるローダミン6Gの希釈溶液の蛍光相関を単一分子レベルで取得することに成功した。さらに、単一光子列データの効率的な取得・解析のため、Pythonによって新しい検出プログラムを構築した。当グループではこれまで測定装置の制御プログラムとして主にLabVIEWを用いていた。しかし、LabVIEWでは単一光子列データを効率よく取得することが困難であったため、Pythonによるプログラムに移行した。光学遅延装置の制御もPythonによって行えるようプログラムを改良したため、これらを組み合わせることによって、ポンプ・ダンプ実験、あるいは干渉計を用いた測定への応用も可能である。また、タンパク質発色団の構造揺らぎを示すモデル系として着目している光合成光捕集タンパク質のpHに依存した非光化学的消光ダイナミクスを過渡吸収分光によって計測した。その結果、低いpHにおいて消光が顕著に見られることがわかった。過渡吸収スペクトルの時間変化から、この消光ではクロロフィルの会合状態の変化が重要な役割を果たしていることが示唆された。

今年，为了构建荧光检测红外相关光谱仪器，我们使用新引入的高重复YB激光器作为光源构建了自己的微观系统。具体而言，通过在共聚焦排列中构建检测光学系统并结合单个光子敏感的检测器来构建用于在单个分子水平上执行荧光检测的系统。在使用第二次谐波（515 nm，260 fs）的YB激光器的测量中，重复频率为10 MHz作为荧光激发光源，在单分子水平上成功获得了标准荧光样品的稀释胺6G溶液的荧光相关性。此外，使用Python构建了一个新的检测程序，以有效获取和分析单个光子序列数据。到目前为止，该组主要使用LabView作为用于测量设备的控制程序。但是，由于很难在LabView中有效地获取单个光子序列数据，因此我们移至Python程序。该程序已得到改进，以便可以使用Python控制光学延迟设备，因此，通过将其结合使用，可以将其应用于使用干涉仪的泵送转储实验或测量。此外，通过短暂吸收光谱法测量了光合作用光周期蛋白的pH依赖性非色化学淬灭动力学，该蛋白聚焦为模型系统，该模型系统显示出蛋白质发色团的结构波动。结果表明，在低pH值下显着观察到淬灭。瞬时吸收光谱中的时间变化表明，叶绿素缔合状态的变化在这种淬火中起重要作用。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

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专利数量（0）

励起子電荷分離混成が酸素発生型光合成を駆動する

激子电荷分离杂交驱动释氧光合作用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
米田勇祐;Arsenault Eric A;Yang Shiun-Jr;Orcutt Kaydren;Iwai Masakazu;Fleming Graham R
通讯作者：
Fleming Graham R

Ultrafast energy transfer between self-assembled fluorophore and photosynthetic light-harvesting complex 2 (LH2) in lipid bilayer

脂质双层中自组装荧光团和光合光捕获复合物 2 (LH2) 之间的超快能量转移

DOI：
10.1063/5.0077910
发表时间：
2022
期刊：
J. Chem. Phys.
影响因子：
0
作者：
Y. Yoneda;M. Kito;D. Mori;A. Goto;M. Kondo;H. Miyasaka;Y. Nagasawa;T. Dewa
通讯作者：
T. Dewa

二次元分光による非局在化した電子状態から繰り広げられる光合成初期過程の探究

使用二维光谱探索从离域电子态展开的光合作用的初始过程

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Yoneda;M. Kito;D. Mori;A. Goto;M. Kondo;H. Miyasaka;Y. Nagasawa;T. Dewa;米田勇祐;米田勇祐
通讯作者：
米田勇祐

Energy transfer dynamics and the mechanism of biohybrid photosynthetic antenna complexes chemically linked with artificial chromophores

与人工发色团化学连接的生物杂化光合天线复合物的能量传递动力学和机制

DOI：
10.1039/d2cp02465a
发表时间：
2022
期刊：
Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子：
3.3
作者：
Yoneda Yusuke;Noji Tomoyasu;Mizutani Naoto;Kato Daiji;Kondo Masaharu;Miyasaka Hiroshi;Nagasawa Yutaka;Dewa Takehisa
通讯作者：
Dewa Takehisa

先端的分光解析で解きほぐす光化学系 IIの複雑な励起状態ダイナミクス

使用先进的光谱分析揭示光系统 II 的复杂激发态动力学