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FTIRによる光合成酸素発生マンガンクラスターの構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 11780484
研究種目

奨励研究(A)

配分区分補助金
研究分野 生物物理学
研究機関理化学研究所

研究代表者

野口 巧  理化学研究所, 生体物理化学研究室, 先任研究員 (60241246)

研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
800千円 (直接経費: 800千円)
2000年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード光合成 / 酸素発生 / マンガンクラスター / 赤外分光法 / FTIR / 赤外吸収 / ヒスチジン / 振動分光
研究概要

閃光誘起フーリエ変換赤外(FTIR)法を用いて、植物の酸素発生反応を担う酸素発生系(光化学系II蛋白質複合体の一部として存在)の構造と反応を調べた。まず、基質である水分子のFTIRバンドを検出し、その構造の知見を得た。暗順応した酸素発生系のS_1状態から、250Kでの一閃光照射によって得られるS_2中間状態への遷移の際のFTIR差スペクトルを測定すると、3618/3585cm^<-1>に微分形のバンドが観測された。H_2^<18>O置換した試料で測定することにより、これは酸素発生系中の水分子のO-H伸縮振動であると同定された。さらに、D_2Oによるデカップリング実験から、観測された水分子は非対称的な水素結合状態を形成しており、S_1からS_2状態への遷移により、その非対称性が増すことが明らかとなった。また、常温において1s間隔で連続的に閃光照射を行い、その間のスペクトルを順次測定することにより、酸素発生系の反応サイクルにおけるすべての閃光誘起遷移(S_1→S_2,S_2→S_3,S_3→S_0,S_0→S_1)のFTIR差スペクトルを測定することができた。得られたスペクトルから、S_1→S_2→S_3遷移におけるタンパク質の構造変化(カルボキシル側鎖やタンパク質二次構造の変化など)が、S_3→S_0→S_1遷移において反転する様子が観測された。

報告書

(2件)
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (7件)

  • [文献書誌] K.Hasegawa,T.Ono and T.Noguchi: "Vibrational spectra and ab initio DFT calculations of 4-methylimidazole and its different protonation forms : Infrared and Raman markers of the protonation state of a histidine side chain"J.Phys.Chem.B. 104. 4253-4265 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.R.Piersma,M.Nojiri,M.Tsujimura,T.Noguchi,M.Odaka,M.Yohda,Y.Inoue,I.Endo: "Arginine 56 mutation in β subunit of nitrile hydratase : importance of hydrogen bonding to the non-heme iron center"J.Inorg.Biochem.. 80. 283-288 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Noguchi and M.Sugiura: "Structure of an active water molecule in the water oxidizing complex of photosystem II as studied by FTIR spectroscopy"Biochemistry. 39. 10943-10949 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Noguchi and M.Sugiura: "Flash-induced FTIR detection of the structural changes during the S-state cycle of the oxygen-evolving complex in photosystem II"Biochemistry. 40. 1497-1502 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Noguchi,T.Tomo,and C.Kato: "Triplet formation on a monomeric chlorophyll in the photosystem II reaction center as studied by time-resolved infrared spectroscopy"Biochemistry. 40. 2176-2185 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Noguchi,Y.Inoue and X.-S.Tang: "Structure of a histidine ligand in the photosynthetic oxygen-evolving complex as studied by light-induced Fourier transform infrared difference spectroscopy"Biochemistry. 38. 10187-10195 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Onoda,H.Mino,Y.Inoue and T.Noguchi: "An FTIR study on the structure of the oxygen-evolving Mn-cluster of photosystem II in different spin forms of the S_2 state"Photosynthesis Research. (in press). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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