| 研究課題/領域番号 |
14580670
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生物物理学
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| 研究機関 | 名城大学 (2004)
名古屋大学 (2002-2003) |
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研究代表者 |
垣谷 俊昭 名城大学, 理工学部, 教授 (90027350)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2004年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2002年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 電子移動 / 蛋白質 / エネルギーギャップ依存性 / 非弾性トンネル機構 / non-Condon理論 / 電子トンネルルート / ゆらぎ / 電子移動速度 / 構造ゆらぎ / non-Condon effect / energy gap law / 非弾性トンネリング / 反応中心 / 電子移動速度制御 / トンネル効果 / タンパク質の構浩揺らぎ / 光合成細菌 / キノン / バクテリオクロロフィル / 電子移動速度ゆらぎ / タンパク質の構造揺らぎ |
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| 研究概要 |
蛋白質中電子移動は通常長距離電子移動である。蛋白質媒体の電気的雰囲気を感じながら電子がトンネル移動し、ドナー分子からアクセプター分子に電子が移動する。従来蛋白質中で電子がトンネル移動しやすい領域があるのではないかと考えられてきた。通常それは化学結合性ボンドであろうと想像されている。もしそのようであれば、蛋白質の構造の熱揺らぎによって科学結合などは変化しないので、電子トンネル因子はあまり変化しないはずである。ところが、今回のわれわれの蛋白質(光合成細菌反応中心)の構造揺らぎを分子動力学シミュレーションで再現し、電子トンネル因子を量子化学計算した結果によると、電子トンネル因子は非常に速く(数10fsで)大きく変化した。その機構はトンネルカレント間の位相干渉効果でないかと考えられる。一方このような急速な電子トンネル因子の時間変化が電子移動速度にどのような影響を与えるかは大変興味が持たれる問題である。われわれはシミュレーションで得た電子トンネルマトリクス要素の時間相関関数を活用しうる新たなnon-Codon電子移動理論を構築した。この理論では核運動の量子補正を加えているので、詳細釣り合いの条件を満たす。その理論を用いて解析を行った結果、電子動速度のエネルギーギャップ依存性が大きく影響を受けることが明らかになった。すなわち逆転領域と正常領域において非弾性トンネル機構が有効に働き、それが電子移動速度を大きく加速することを見出した。このような新しいエネルギーギャップ則を支持する実験データの探索を行った。その結果、これまで説明不可能とされてきた、大きなエネルギーギャップで電子移動速度が減少しない実験データ(Rehm-Wellerの実験と呼ばれる)を矛盾無く説明できることが明らかになった。
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