1994 Fiscal Year Annual Research Report
光合成タンパク内の長距離電子移動-人工分子組み込みによる新反応系の創成-
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06239262
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| Research Institution | Okazaki National Research Institutes |
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Principal Investigator |
伊藤 繁 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助教授 (40108634)
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| Keywords | 光化学 / 光合成 / 電子移動 / クロロフィル / キノン / 酸化還元電位 / レーザ分光 |
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| Research Abstract |
生体光合成反応では高秩序に制御された局所環境場のなかで複数の反応分子種が相互作用し、さらに高次に組織化され、多段階でエネルギー変換効率の高い長距離電子移動系を構成している。この分子機構を解明するため、人工分子を導入した半人工の反応中心タンパクを作成し、ピコ秒領域でのクロロフィル→キノン間の電子移動反応を計測した。さらにマ-カス理論に基きエネルギーギャップ則の検討を行なった。植物の光化学系1反応中心タンパク内部の電子受容体フィロキノンを抽出除去し、かわりに酸化還元レベル、分子構造の異なる人工分子を再導入した。この内部での光励起電子移動を解析し、ピコーナノ秒領域でのレーザ分光によりスペシャルペア(P700)→クロロフィル(AO)→キノン(Qφ)の各電子移動過程の速度定数を決定した。フィロキノンとほとんど同じ構造をもつメナキノンをQφとして導入した実験系では、P700はレーザ照射後1ピコ秒以内で励起され、8ピコ秒でAOを還元し、AOはその後23ピコ秒でメナキノンにより再酸化されることが観測された。キノンがないとAOの酸化反応は千倍遅い30ナノ秒で進行した。またキノンを変えることによって、△Gを変えるとこの反応の速度定数は変化した。この超高速電子移動の機構を、さらに理論面からも検討した。
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[Publications] M.Iwaki and S.Itoh: "Reaction of reconstituted acceptor quinone and dynamic equilibration of electron transfer in the photosystem I reaction center," Plant Cell Physiol.35. 983-993 (1994)
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[Publications] I.Kumazaki,M.Iwaki,I.Ikegami H.Kandori,K.Yoshihara and S.Itoh.: "Rates of praimary electron transfer reactions in the photosystem I reaction center reconstituted with different quinones as the secondary acceptor," J.Chem.Phys.98. 11220-11225 (1994)
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[Publications] T.Nozawa,M.Kobayashi,S.Itoh,M.Iwaki,M.Mimuro and K.Satoh: "Magnetic circular dichroism investigation of chlorophylls in reaction centers of photosystems I and II of green plant photosynthesis," Spectrochimica Acta. 51A. 125-134 (1995)
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[Publications] K.Sonoike,I.Terashima,M.Iwaki and S.Itoh: "Destruction of photosystem I iron-sulfur centers in leaves of Cucumis sativus L.by weak illumination at chilling temperature." FEBS Letters. (in press). (1995)
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[Publications] 伊藤 繁、岩城 雅代: "「地球を変えた光合成反応:明らかになりつつある光合成系の起源」" 遺伝、. 49. 12-17 (1995)
