光合成タンパク質内での光誘起電子移動

光合蛋白质内的光诱导电子转移

• 批准号: 08218261
• 负责人: 伊藤 繁
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08218261/
• 关键词: 電子移動; 光合成; 反応中心; クロロフィル; キノン

多種の反応(色素)分子と膜貫通型タンパク質でできた反応中心複合体内で起こる生体光合成の光励起長距離電子移動の機構を検討した.複数の反応分子がペプチド構造と相互作用することにより分子間距離・配向が固定され、反応経路が決定される機構と、各反応分子のエネルギーレベルを調節し、電子のドナー側からアクセプター側まで電荷がズム-ズに流れるよう設計される機構、電荷の生成・消失にともなう誘電緩和を制御する機能性溶媒としての性質を検討した.植物光化学系1ではたらくキノンを還元力の異なる合成分子で置き換え、これらの系でのクロロフィルからキノンへの電子移動速度(23ピコ秒-30ナノ秒)を測定し、その反応の自由エネルギー差(ΔG)依存性から再配置エネルギー(λ)を得た。この値は、異なった構造を持つ紅色細菌で推定された値のほぼ半分であった。しかし、どちらの反応中心でもΔGとλは一致しており、天然の系はともに最適化されていることが明らかにされた。ペプチド鎖(局所環境場)により、ΔGとλ値がうまく合わせられていることが明らかになった。更に、緑色細菌と、最近我々が発見したZnを持つクロロフィルで光合成をしている細菌の光合成反応中心での電子移動の実測を行い、結果尾を解析し、生体内の長距離電子移動機構の共通原理を更に検討した。

我们研究了由多种反应（染料）分子和跨膜蛋白组成的反应中心复合物中发生的光激发远程电子转移的机制。我们研究了当多个反应物分子与肽结构相互作用时固定分子间距离和方向的机制，并确定反应路径的机制，这些机制调节了每个反应物分子的能级，并且设计用于与接受者侧面的捐赠者相关联的供体的同时流动，并与接受者侧面的相关性，并与接受人的范围相关联，该物质的性质和功能均与功能相关联，该物质的属性和功能均与供体的功能相关联。电荷消失。在植物光系统1中起作用的奎因酮被用具有不同还原功率的合成分子代替，并测量了这些系统中的电子传递速率（23个picseconds-30纳秒），并从反应的自由能差（ΔG）的依赖性中获得了恢复能（λ）。该值约为具有不同结构的红色细菌估计值的一半。但是，据揭示了两个反应中心在两个反应中心都一致的，并且两个天然系统均已优化。肽链（局部环境场）表明ΔG和λ值良好。此外，我们已经对绿色细菌和细菌的光合作用反应中心进行了实际测量，这些反应是用含锌的叶绿素进行光合作用的，我们最近发现了这些叶绿素，并进一步分析了尾巴并进一步研究了生物体中长距离电子传递机制的常见原理。

项目成果

Saeki,K.: "Site-specific mutagenesis of Rhodobacter capsulatus ferredoxinl,FdxN,that functions in nitrogen fixation." J.Biological Chemistry. 271. 31399-31406 (1996)

Saeki,K.：“荚膜红杆菌铁氧化还原蛋白 FdxN 的位点特异性诱变，具有固氮作用。”

Wakao,N.: "Discovery of natural photosynthesis using Zn-containing bacteriochlorophyll in an aerobic bacterium Acidophilium rublum." Plant and Cell Physiology. 37. 889-893 (1996)

Wakao,N.：“在需氧细菌红嗜酸菌中发现使用含锌细菌叶绿素进行自然光合作用。”

Itoh,S.: "Stabilization of P680+at 77K in the quinone-reconstitutedphotosystem II reaction center complex." Plant and Cell Physiology. 37. 833-839 (1996)

Itoh,S.：“醌重建光系统 II 反应中心复合物中 P680 在 77K 下的稳定性。”

Dzuba,S.A.: "Electron spin echo of spin-polarized radicalpairs in the intact and quinone-reconstitutedplant PS I reaction centers." Chemical Physics Letters. 264. 238-244 (1997)

Dzuba,S.A.：“完整和醌重建的植物 PS I 反应中心中自旋极化自由基对的电子自旋回波。”

Baba,K.: "Photoinhibition of photosystem I electron transfer activity in isolated PS I preparations with different chlorophyll contents." Photosynthesis Research. 47. 121-130 (1996)

Baba,K.：“具有不同叶绿素含量的分离 PS I 制剂中光系统 I 电子转移活性的光抑制。”