パルスＥＳＲ法を用いた光化学系ＩＩマンガンクラスター構築過程の追跡

• Project/Area Number: 15J11091
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 浅田 瑞枝 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2017-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ESR / 光化学系II

Outline of Annual Research Achievements

光合成光化学系（PS）IIの触媒部分であるMnクラスターは、４つのMnと１つのCa、５つのO原子が周囲のアミノ酸残基に配位した構造になっており、光照射により自発的に形成される（光活性化）。Mnクラスター光活性化反応過程では、まず１つのMn2+イオンがPS IIに結合し、光照射により酸化されMn3+となる。光活性化の初期過程では、Mn2+イオンが特異的に１つだけ結合するサイトが存在することが明らかになっていた。しかし酸素発生系内に複数存在する結合サイトのうち、どの位置にMn2+が結合し、どのように光活性化が進行するのか、詳細は明らかになっていなかった。本研究ではMnクラスター形成メカニズムを解明することを目的として、Mn2+の特異的な結合サイトの位置解明に取り組んだ。本研究では電子スピン共鳴法を応用した電子―電子二重共鳴法を用いて、Mn2+の特異的な結合サイトとPSII内で安定に形成するチロシンラジカルYD間の距離を測定した。距離情報から、Mn2+の特異的な結合サイトの位置が明らかになった。Mn2+結合サイト近傍に２つのカルボキシル基が配位し構造を安定化することが明らかになった。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Location of the High-Affinity Mn2+ Site in Photosystem II Detected by PELDOR (2015)
  • Author(s): Mizue Asada and Hiroyuki Mino
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry B Volume: 119 Pages: 10139-10144
• [Presentation] PELDOR法を用いた光化学系II表在性サブユニットPsbPの結合位置の解析 (2016)
  • Author(s): 浅田瑞枝、西村大志、佐藤文彦、伊福健太郎、三野広幸
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] 光化学系II表在性サブユニットPsbP結合位置の解析 (2015)
  • Author(s): 浅田瑞枝、西村大志、佐藤文彦、伊福健太郎、三野広幸
  • Organizer: 第54回 電子スピンサイエンス学会年会
  • Place of Presentation: 新潟コンベンションセンター
  • Year and Date: 2015-11-02
• [Presentation] PELDOR study on the high-affinity Mn(II) site of photoactivation of photosystem II (2015)
  • Author(s): 浅田瑞枝、三野広幸
  • Organizer: 第53回 日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] Position of the Mn(II) binding site at the initial step of photoactivation of photosystem II studied by PELDOR (2015)
  • Author(s): Mizue Asada and Hiroyuki Mino
  • Organizer: The 4th IGER International Symposium on Science of Molecular Assembly and Biomolecular Systems
  • Place of Presentation: Nagoya University
  • Year and Date: 2015-08-31
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] パルスELDOR法を用いた光化学系II Mnクラスターの光活性化におけるMn2+親和サイトの位置決定 (2015)
  • Author(s): 浅田瑞枝、三野広幸
  • Organizer: 第19回ESRフォーラム研究会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2015-07-24
• [Presentation] Position of the Mn(II) binding site at the initial step of photoactivation of photosystem II studied by PELDOR (2015)
  • Author(s): Mizue Asada and Hiroyuki Mino
  • Organizer: The 3nd Awaji Workshop on Electron Spin Science & Technology
  • Place of Presentation: Awaji yumebutai
  • Year and Date: 2015-06-14
  • Int'l Joint Research