FTIRによる光合成酸素発生マンガンクラスターの構造の解明

使用 FTIR 阐明光合放氧锰簇的结构

基本信息

批准号：
11780484
负责人：
野口巧
金额：
$ 0.51万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

閃光誘起フーリエ変換赤外(FTIR)法を用いて、植物の酸素発生反応を担う酸素発生系(光化学系II蛋白質複合体の一部として存在)の構造と反応を調べた。まず、基質である水分子のFTIRバンドを検出し、その構造の知見を得た。暗順応した酸素発生系のS_1状態から、250Kでの一閃光照射によって得られるS_2中間状態への遷移の際のFTIR差スペクトルを測定すると、3618/3585cm^<-1>に微分形のバンドが観測された。H_2^<18>O置換した試料で測定することにより、これは酸素発生系中の水分子のO-H伸縮振動であると同定された。さらに、D_2Oによるデカップリング実験から、観測された水分子は非対称的な水素結合状態を形成しており、S_1からS_2状態への遷移により、その非対称性が増すことが明らかとなった。また、常温において1s間隔で連続的に閃光照射を行い、その間のスペクトルを順次測定することにより、酸素発生系の反応サイクルにおけるすべての閃光誘起遷移(S_1→S_2,S_2→S_3,S_3→S_0,S_0→S_1)のFTIR差スペクトルを測定することができた。得られたスペクトルから、S_1→S_2→S_3遷移におけるタンパク質の構造変化(カルボキシル側鎖やタンパク質二次構造の変化など)が、S_3→S_0→S_1遷移において反転する様子が観測された。

利用闪光诱导傅里叶变换红外 (FTIR)，我们研究了放氧系统（作为光系统 II 蛋白质复合物的一部分存在）的结构和反应，该系统负责植物中的放氧反应。首先，他们检测了底物水分子的 FTIR 谱带并了解了其结构。当我们测量从暗适应制氧系统的S_1态到250K闪光照射获得的S_2中间态过渡期间的FTIR差异光谱时，我们发现在3618/3585 cm处有一个微分形谱带^<-1> 观察到。通过用H_2^ 18 O取代的样品进行测量，这被鉴定为氧气生成系统中水分子的O-H伸缩振动。此外，D_2O的解耦实验表明，观察到的水分子形成不对称氢键态，并且不对称性随着从S_1态到S_2态的转变而增加。此外，通过在室温下以1秒的间隔连续照射闪光灯并依次测量这段时间内的光谱，我们能够检测到所有闪光引起的转变（S_1→S_2，S_2→S_3，S_3→S_0，我们能够测量S_0→S_1的FTIR差值光谱）。从获得的光谱中观察到，S_1→S_2→S_3转变处的蛋白质结构变化（例如羧基侧链和蛋白质二级结构的变化）在S_3→S_0→S_1转变处发生逆转。