2000 Fiscal Year Annual Research Report

蛋白質中電子移動経路の評価方法の確立と経路マップの作成

Research Project

Project/Area Number	10480179
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	垣谷俊昭名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90027350)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	倭剛久名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90251587)
Keywords	電子トンネル移動経路 / 蛋白質中電子移動 / worm model / ドナー / アクセプター / 電子移動連度制御 / トンネル電子流密度 / トンネル経路マップ
Research Abstract	タンパク質中電子移動は光合成やミトコンドリアでのエネルギー変換で極めて重要な反応である。この電子移動はトンネル効果によって起こる。電子はタンパク質中のどのような経路を辿ってドナーサイトからアクセプターサイトにトンネル移動するのか,また、電子移動経路の制御はどのようにして行われるのか,等が現在重要な課題になっている。私達はタンパク質中の任意の原子対間を流れるトンネル電子流密度を求め、その中で大きなトンネル電子流密度に沿って電子移動経路が形成されていると言うアイデアをもった。そのためトンネル電子流密度の大きさをextended Huckel法で計算する手法を開発した。タンパク質としてHarry Grayらが実験で用いたと同じく、ヒスティジンにルテニウム錯体を配位した6種類の修飾アズリンを用いた。それぞれのタンパク質で、規格化したトンネル電子流密度(0.1以上)の大きさに比例した太さを持ち方向性を示す矢印で全て書きこんだ。その結果、電子移動経路は直接の化学結合部分を通るのみならず、化学結合の無い原子間をジャンプする経路も多数見られた。この微視的データを用いて、次のような手順で疎視化した。ドナーとアクセプターを結ぶ直線に垂直に数多くの平面をはめ込み、その平面を横切るトンネル電子流の位置を記し、各平面毎に重心と分散を計算した。それらの重心を結びそれに分散の幅をつけた筒状の物を得る。これが疎視化した電子トンネル経路である。その形は虫のようであるのでwormと名づけた。wormの重心線の長さは直線の長さにくらべて1.2から1.3倍程度であり、余り大きく湾曲はしていない。すなわちボンドの無いところもトンネル電流が流れ、電子移動経路が余り長くならないように最適化されている。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] A.Kimura,T.Kakitani and T.Yamato.: "Theory of excitation transfer in the intermediate coupling case"J.Luminescence. 87-89. 815-817 (2000)
[Publications] T.Kawatsu,T.Kakitani and T.Yamato.: "A novel method for determining electron tunneling pathway in proteins"Inorg.Chim.Acta. 300-302. 862-868 (2000)
[Publications] A.Kimura,T.Kakitani and T.Yamato.: "Theory of excitation energy transfer in the intermediate coupling case.II.Criterion for intermediate coupling excitation energy transfer mechanism and application to the photosynthetic antenna system"J.Phys.Chem.B. 104,. 9276-9287 (2000)
[Publications] A.Yamada,S.Yamamoto,T.Yamato and T. Kakitani.: "Ab initio MO study on potential energy surfaces for twisting around C7=C8 and C4-C7 bonds of coumaric acid"J.Mol.Struct.(THEOCHEM). 536. 195-201 (2001)
[Publications] T.Kawatsu,T.Kakitani and T.Yamato.: "Worm model for the electron tunneling in protein : Consolidation of the pathway model and the Dutton plot"J.Phys.Chem.. (in press).
[Publications] 垣谷俊昭: "電子と生命-新しいバイオエナジェティックスの展開「電子と生命」シリーズ・ニューバイオフィジクッスI"共立出版. 16 (2000)
[Publications] 垣谷俊昭: "生体エネルギー変換の戦略生体とエネルギー物理-生命力のみなもと"裳華房. 24 (2000)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

蛋白質中電子移動経路の評価方法の確立と経路マップの作成

Principal Investigator

垣谷 俊昭 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90027350)

Research Products

[Publications] A.Kimura,T.Kakitani and T.Yamato.: "Theory of excitation transfer in the intermediate coupling case"J.Luminescence. 87-89. 815-817 (2000)

[Publications] T.Kawatsu,T.Kakitani and T.Yamato.: "A novel method for determining electron tunneling pathway in proteins"Inorg.Chim.Acta. 300-302. 862-868 (2000)

[Publications] A.Kimura,T.Kakitani and T.Yamato.: "Theory of excitation energy transfer in the intermediate coupling case.II.Criterion for intermediate coupling excitation energy transfer mechanism and application to the photosynthetic antenna system"J.Phys.Chem.B. 104,. 9276-9287 (2000)

[Publications] A.Yamada,S.Yamamoto,T.Yamato and T. Kakitani.: "Ab initio MO study on potential energy surfaces for twisting around C7=C8 and C4-C7 bonds of coumaric acid"J.Mol.Struct.(THEOCHEM). 536. 195-201 (2001)

[Publications] T.Kawatsu,T.Kakitani and T.Yamato.: "Worm model for the electron tunneling in protein : Consolidation of the pathway model and the Dutton plot"J.Phys.Chem.. (in press).

[Publications] 垣谷俊昭: "電子と生命-新しいバイオエナジェティックスの展開「電子と生命」シリーズ・ニューバイオフィジクッスI"共立出版. 16 (2000)

[Publications] 垣谷俊昭: "生体エネルギー変換の戦略 生体とエネルギー物理-生命力のみなもと"裳華房. 24 (2000)

垣谷俊昭名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90027350)

[Publications] 垣谷俊昭: "生体エネルギー変換の戦略生体とエネルギー物理-生命力のみなもと"裳華房. 24 (2000)