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2013 Fiscal Year Final Research Report

comprehensive theory of excitation energy transfer verifiable by ultrafast coherent spectroscopies

Research Project

  • PDF
Project/Area Number 22740276
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biophysics/Chemical physics
Research InstitutionOsaka University (2013)
Kyoto University (2010-2012)

Principal Investigator

SAITO Keisuke  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20514516)

Project Period (FY) 2010-04-01 – 2014-03-31
Keywords光合成 / 蛋白質 / 非線形光学分光 / クロロフィル / 電子移動 / プロトン移動 / 水素結合 / 構造ゆがみ
Research Abstract

In photosynthesis of higher plants and algae, light energy is efficiently collected and transferred by pigments embedded in the protein. The light energy induces the electron and the proton transfers which promote the water-splitting and the oxygen-evolving reaction. To clarify the mechanism of such a reaction, we need to use not only experimental but also theoretical approaches. In this study, we constructed a theory that well describes experimental results, and explained a part of mechanisms of the energy, the electron and the proton transfers in the photosynthetic protein.

  • Research Products

    (34 results)

All 2014 2013 2012 2011 2010 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (22 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Influence of the Ca2^+ ion on the Mn4Ca conformation and the H-bond network arrangement in Photosystem II2014

    • Author(s)
      Saito K, Ishikita H
    • Journal Title

      Biochimica et biophysica acta

      Volume: 1837 Pages: 159-166

    • DOI

      10.1073/pnas.1300817110

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanism of tyrosine D oxidation in Photosystem II2013

    • Author(s)
      Saito K, Rutherford AW, Ishikita H
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 110 Pages: 7690-7695

    • DOI

      10.1073/pnas.1300817110

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanism of proton-coupled quinone reduction in Photosystem II2013

    • Author(s)
      Saito K, Rutherford AW, Ishikita H
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 110 Pages: 954-959

    • DOI

      10.1073/pnas.1212957110

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Factors that differentiate the H-bond strengths of water near the Schiff bases in bacteriorhodopsin and Anabaena sensory rhodopsin2012

    • Author(s)
      Saito K, Kandori H, Ishikita H
    • Journal Title

      The Journal of biological chemistry

      Volume: 287 Pages: 34009-34018

    • DOI

      10.1074/jbc.M112.388348

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Energetics of short hydrogen bonds in photoactive yellow protein2012

    • Author(s)
      Saito K, Ishikita H
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 109 Pages: 167-172

    • DOI

      10.1073/pnas.1113599108

  • [Journal Article] Deformation of chlorin rings in the Photosystem II crystal structure2012

    • Author(s)
      Saito K, Umena Y, Kawakami K, Shen JR, Kamiya N, Ishikita H
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 51 Pages: 4290-4299

    • DOI

      10.1021/bi300428s

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation of coherently coupled vibronic oscillations in carotenoids2012

    • Author(s)
      Sugisaki M, Kosumi D, Saito K, Cogdell, RJ, Hashimoto H
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 85 Pages: 245408

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.85.245408

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cationic state distribution over the P700 chlorophyll pair in photosystem I2011

    • Author(s)
      Saito K, Ishikita H
    • Journal Title

      Biophysical journal

      Volume: 101 Pages: 2018-2025

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2011.09.010

  • [Journal Article] Distribution of the cationic state over the chlorophyll pair of the photosystem II reaction center2011

    • Author(s)
      Saito K, Ishida T, Sugiura M, Kawakami K, Umena Y, Kamiya N, Shen JR, Ishikita H
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 133 Pages: 14379-14388

    • DOI

      10.1021/ja203947k

  • [Journal Article] A comparison of the Liptay theory of electroabsorption spectroscopy with the sum-over-state model and its modification for the degenerate case2011

    • Author(s)
      Saito K, Yanagi K, Cogdell RJ, Hashimoto H
    • Journal Title

      The Journal of chemical physics

      Volume: 134 Pages: 044138

    • DOI

      10.1063/1.3524339

  • [Presentation] ロドプシンの機能に違いを生み出す水素結合強度の違い2013

    • Author(s)
      斉藤圭亮, A. W. Rutherford, 石北央
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2013-11-18
  • [Presentation] 光化学系IIにおけるプロトン移動経路2013

    • Author(s)
      斉藤圭亮, A. W. Rutherford, 石北央
    • Organizer
      第51回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      京都国際会館
    • Year and Date
      2013-10-28
    • Invited
  • [Presentation] Proton transfer in photosystem II2013

    • Author(s)
      K. Saito, H. Ishikita
    • Organizer
      1st Korea-Japan Microalgae Symposium (KJMS 2013)
    • Place of Presentation
      KAIST(大田広域市, 韓国)
    • Year and Date
      2013-10-11
  • [Presentation] 光合成蛋白質における電荷分離の戦略2013

    • Author(s)
      斉藤圭亮
    • Organizer
      2013CREST有機太陽電池シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学宇治キャンパス
    • Year and Date
      2013-07-13
  • [Presentation] Mechanism of quinone reduction in photosystem II2013

    • Author(s)
      K. Saito, A. W. Rutherford, H. Ishikita
    • Organizer
      Photosynthesis Research for Sustainability-2013
    • Place of Presentation
      バクー(アゼルバイジャン)
    • Year and Date
      2013-06-05
  • [Presentation] 光合成蛋白質における電子・プロトン移動の理論研究2013

    • Author(s)
      斉藤圭亮
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス
    • Year and Date
      2013-03-28
  • [Presentation] 電場変調吸収(Stark)分光におけるLiptay理論と状態和理論との比較2013

    • Author(s)
      斉藤圭亮, 柳和宏, 橋本秀樹
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学 西宮上ケ原キャンパス
    • Year and Date
      2013-03-27
  • [Presentation] 光合成光化学系IIにおけるキノンはプロトン共役電子移動によって還元される2013

    • Author(s)
      斉藤圭亮, 石北央
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学東広島キャンパス
    • Year and Date
      2013-03-26
  • [Presentation] 蛋白質構造に基づく理論解析による光合成初期過程における電子・プロトン移動機構の解明2013

    • Author(s)
      斉藤圭亮, 石北央
    • Organizer
      第54回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス
    • Year and Date
      2013-03-21
  • [Presentation] 光合成光化学系IIにおけるクロロフィル平面のゆがみ2013

    • Author(s)
      斉藤圭亮, 石北央
    • Organizer
      2012年度日本生物物理学会中部支部講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス
    • Year and Date
      2013-02-19
  • [Presentation] Cationic State Distributions over Chlorophyll Pairs in Photosystem I and II2012

    • Author(s)
      K. Saito, H. Ishikita
    • Organizer
      岡山大学国際シンポジウム「光合成システムの構造とダイナミクス」
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス
    • Year and Date
      2012-10-22
  • [Presentation] ロドプシン活性中心における水の水素結合強度の違い2012

    • Author(s)
      斉藤圭亮, 石北央
    • Organizer
      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス
    • Year and Date
      2012-09-21
  • [Presentation] Photoactive yellow proteinにおける「低障壁水素結合」の化学2012

    • Author(s)
      斉藤圭亮, 石北央
    • Organizer
      第17回日本光生物協会年会
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス
    • Year and Date
      2012-08-18
  • [Presentation] 光化学系IIにおけるクロロフィル平面のゆがみ2012

    • Author(s)
      斉藤圭亮, 石北央
    • Organizer
      第3回日本光合成学会公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京工業大学すずかけキャンパス
    • Year and Date
      2012-06-02
  • [Presentation] 蛋白質環境による光合成光化学系IIの機能制御2012

    • Author(s)
      斉藤圭亮, 石北央
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学 西宮上ケ原キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] 光合成蛋白質中におけるクロロフィル二量体上の正電荷分布の起源2011

    • Author(s)
      斉藤圭亮, 石北央
    • Organizer
      第25回分子シミュレーション討論会
    • Place of Presentation
      東京工業大学大 大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2011-12-06
  • [Presentation] 光合成の理論研究の実際~蛋白質構造に基づいた計算によってわかること~2011

    • Author(s)
      斉藤圭亮
    • Organizer
      日本光合成学会若手の会第5回セミナー
    • Place of Presentation
      東京大学 本郷キャンパス
    • Year and Date
      2011-10-23
  • [Presentation] 光合成蛋白質中におけるクロロフィル二量体上の電荷分布の起源2011

    • Author(s)
      斉藤圭亮, 石北央
    • Organizer
      第5回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2011-09-20
  • [Presentation] Cationic state distibutions over chlorophyll pairs in photosystem I and II2011

    • Author(s)
      K. Saito, H. Ishikita
    • Organizer
      Photosynthesis Research for Sustainability-2011
    • Place of Presentation
      バクー(アゼルバイジャン)
    • Year and Date
      2011-07-25
  • [Presentation] Theory for photon echo in carotenoids including effects of the Rabi oscillation and the Duschinsky rotation2010

    • Author(s)
      K. Saito, M. Sugisaki, H. Hashimoto
    • Organizer
      The 70th Okazaki Conference : Molecular Mechanism of Photosynthetic Energy Conversion
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      20101204-05
  • [Presentation] 電場変調吸収分光の理論とそのカロテノイドへの応用2010

    • Author(s)
      斉藤圭亮
    • Organizer
      カロテノイド若手の会
    • Place of Presentation
      箱根路開雲ホテル
    • Year and Date
      2010-12-20
  • [Presentation] カロテノイドにおけるフォトンエコーの理論的研究2010

    • Author(s)
      斉藤圭亮, 杉崎満, 橋本秀樹
    • Organizer
      日本物理学会平成22年度秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学
    • Year and Date
      2010-09-26
  • [Remarks] 大阪大学プレスリリース「光合成の中核をなす「歪んだ椅子」構造の謎を遂に解明・触媒活性の要因特定で人工光合成系の実現へ重要な一歩」2013/10/15

    • URL

      http://www.osaka-u.ac.jp/ja/news/ResearchRelease/2013/10/20131015_1

  • [Remarks] 京都大学プレスリリース「光合成酸素発生反応で利用される蛋白質内のプロトン移動経路を発見」2013/4/16

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013/130416_1.htm

URL: 

Published: 2015-06-25  

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