光合成エネルギー移動ダイナミクスを制御するタンパク質構造の揺らぎと変化について

控制光合能量传递动力学的蛋白质结构的波动和变化

• 批准号: 24850018
• 负责人: 石崎 章仁
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Institute for Molecular Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-08-31 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24850018/
• 关键词: 光合成光捕獲系; 電子エネルギー移動; 量子ダイナミクス; 色素タンパク質複合体

光合成光捕獲系における電子エネルギー移動に関して、単一の色素タンパク質複合体に関しては非常に詳細な研究が押し進められてきた。理論研究に関しても、単一の光捕獲タンパク質"内"に内包される色素の電子励起エネルギー移動ダイナミクスに関しては精度の高い記述が可能となってきた。しかし通常、太陽光を吸収する事で誘起される電子励起は複数の光捕獲系タンパク質"間"を遍歴した後に反応中心に辿り着く。ところが、そのような電子励起エネルギー移動のフル量子ダイナミクス計算はコストが非常に高く、また、仮に可能であったとしても、計算結果から高い量子収率で起こるエネルギー移動とその外界変動に応じた制御機構に関して洞察・理解を得ることは難しいのが現状である。本年度は、より複雑で大きな超複合体における電子励起エネルギー移動ダイナミクスとその制御の理解に向けて、量子的非局在化効果と古典的拡散過程を分離して扱う generalized Forster theory または multichromophoric Forster theoryの適応範囲や妥当性を量子マスター方程式の枠組みで調べ、光捕獲系タンパク質“間”のエネルギー移動における色素電子励起の量子的非局在化効果とそれを取り囲むタンパク質が誘起する揺らぎに関して解析を行った。並行して、単一の色素タンパク質複合体に関しても、平衡構造まわりの揺らぎの大きさや異方性の分布・タンパク質全体の協同的な運動に対応する低振動数モードの分布とタンパク質に内包される色素分子の位置との相関解析を進めている。

非常详细的研究已被推入有关光合光接管系统中电子能量转移的单个铬蛋白复合物。就理论研究而言，已经有可能准确地描述单个光捕获蛋白中包含的染料的电子激发能量传递动力学“在单个光捕获蛋白中”。但是，吸收阳光引起的电子激发通常在“之间”“之间”传播，并到达反应的中心。但是，对于这种电子激发的能量传递的全量子动力学的计算非常昂贵，即使有可能，目前也很难从有关以其外部波动相对应的高量子收益率和控制机制的能量转移的计算结果中获得洞察力和理解。今年，我们调查了广义福斯特理论或多杂项福斯特理论的范围和有效性，该理论分开了量子分离定位和经典扩散过程的影响，以了解电子激发能量传递动态及其在更复杂和更大的超级复合物中的控制，并通过量子效应效应和周围的素质效果分析了量子效应效应和量身定量。同时，我们还对均衡结构周围波动的大小，各向异性的分布以及对应于整个蛋白质合作运动的低频分布以及蛋白质中包含色素分子的位置的低频模式的分布进行了相关分析。

项目成果

An analytical continuation approach for evaluating emission lineshapes of molecular aggregates and the adequacy of multichromophoric Forster theory

• DOI: 10.1063/1.4803694
• 发表时间: 2013-05-14
• 期刊: JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
• 影响因子: 4.4
• 作者: Banchi, Leonardo;Costagliola, Gianluca;Giorda, Paolo
• 通讯作者: Giorda, Paolo

TBA

待定

• 发表时间: 2023
• 作者: Underwood Andrew P. C.;Baillie D.;Blakie P. Blair;Takeuchi H.;Hiromitsu Takeuchi
• 通讯作者: Hiromitsu Takeuchi

Quantum Dynamical Aspects of efficient energy transport in photosynthetic light harvesting

光合光收集中有效能量传输的量子动力学方面

• 发表时间: 2013
• 作者: 永井隆哉;佐野亜沙美;飯塚理子;鍵裕之;服部高典;和田祥太朗;五十嵐盟;升谷敦子;Yuki Fukuoka (with Ina Choi);Yuki Fukuoka;Yuki Fukuoka;Yuki Fukuoka;福岡侑希;Yuki Fukuoka (with Ina Choi);Yuki Fukuoka;Yuki Fukuoka;Yuki Fukuoka;相澤真一・小山裕・鄭佳月;Leonardo Banchi;相澤真一・小山裕;Akihito Ishizaki;東京大学社会科学研究所 社会調査・データアーカイブ研究センター（編）;Akihito Ishizaki;Akihito Ishizaki;Akihito Ishizaki
• 通讯作者: Akihito Ishizaki

What do we learn about light harvesting systems from long-lived electronic coherence?

我们从长寿命的电子相干性中学到了什么关于光捕获系统的知识？

• 发表时间: 2013
• 作者: 永井隆哉;佐野亜沙美;飯塚理子;鍵裕之;服部高典;和田祥太朗;五十嵐盟;升谷敦子;Yuki Fukuoka (with Ina Choi);Yuki Fukuoka;Yuki Fukuoka;Yuki Fukuoka;福岡侑希;Yuki Fukuoka (with Ina Choi);Yuki Fukuoka;Yuki Fukuoka;Yuki Fukuoka;相澤真一・小山裕・鄭佳月;Leonardo Banchi;相澤真一・小山裕;Akihito Ishizaki
• 通讯作者: Akihito Ishizaki