Asymmetric electron transfer in photosynthetic reaction centers
| Project/Area Number |
20H03217
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
石北 央 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00508111)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
|
|---|
| Keywords | 人工光合成 / 電荷分離 / 水分解酸素発生 / プロトン移動 / 電子移動 / 結晶構造 / 光化学系II / プロトン共役電子移動 / 水分解・酸素発生 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では、蛋白質結晶構造に理論化学的手法を駆使し実施する。電子移動経路中のクロロフィル分子間のカップリング、励起サイトエナジー、１電子還元・１電子酸化電位、電荷分離状態等を評価し定常状態だけでなく励起状態の解析も行う。（PbRC, PSIIとは異なり）対称的に配置される２つの電子移動経路共に電子移動が起こるPhotosystem I (PSI)もあわせて同一の解析を実施することで、PbRC, PSIIの蛋白質環境・蛋白質分子構造因子の寄与を浮き彫りにする。さらに（同じ非対称電子移動の枠組みで語られる）PbRC, PSII間でも、大きく異なると示唆されている両者の電荷分離機構の解明も目指す。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
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。
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(3 results)
Research Products
(86 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Structure-guided design enables development of a hyperpolarized molecular probe for the detection of aminopeptidase N activity in vivo2022
Author(s)
Yutaro Saito, Hiroyuki Yatabe, Iori Tamura, Yohei Kondo, Ryo Ishida, Tomohiro Seki, Keita Hiraga, Akihiro Eguchi, Yoichi Takakusagi, Keisuke Saito, Nobu Oshima, Hiroshi Ishikita, Kazutoshi Yamamoto, Murali C. Krishna, Shinsuke Sando
-
Journal Title
Science advances
Volume: 8
Issue: 13
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] A newly designed hyperpolarized molecular probe enables the in vivo detection of aminopeptidase N activity from the tumor regions in animals2022
Author(s)
Hiroyuki Yatabe, Yutaro Saito, Iori Tamura, Yohei Kondo, Ryo Ishida, Tomohiro Seki, Keita Hiraga, Akihiro Eguchi, Yoichi Takakusagi, Keisuke Saito, Nobu Oshima, Hiroshi Ishikita, Kazutoshi Yamamoto, Murali C. Krishna, Shinsuke Sando
Organizer
WMIC2022
Related Report
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
