光合成細菌の電荷分離反応に関わる機能分子のエネルギー準位相関解明

• 研究課題/領域番号: 21750012
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 祐樹 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (10376634)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2009年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 生物物理化学 / 光合成 / 光化学系 / 分光電化学 / 酸化還元電位 / 光誘起電荷分離 / 光誘起電子移動 / 分光電気化学

研究概要

本研究は、驚異の光エネルギー変換効率を実現している光合成細菌の電荷分離反応につき、効率の要因の一つとされる機能分子エネルギー準位相関の解明を目的に、電子供与体・受容体の酸化還元電位を分光電気化学計測法により実測した。さらに生物種による異同を調べることで、電荷分離反応における機能分子エネルギー準位の調節機構を明らかにし、光合成反応の必然性と許容性について議論を展開した。

研究成果

• [雑誌論文] Influence of the PsbA1/PsbA3, Ca^<2+>/Sr^<2+> and Cl^-/Br^-exchanges on the redox potential of the primary quinone Q_A in Photosystem II from Thermosynechococcus elongatus as revealed by spectroelectrochemistry (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, T. Shibamotoa, S. Yamamotoa, T. Watanabea, N. Ishidab, M. Sugiurac, F. Rappaportd, A. Boussac
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta-Bioenergetics 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分光電気化学法による光合成光化学系II電子受容分子の酸化還元電位計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹, 渡辺正
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 51 ページ: 134-135
  • NAID: 10029139998
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/biophys/51/3/51_3_134/_pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoelectrochemical Behavior of Photosystem I Complex in the Presence of a Viologen as Mediator at SnO2 Electrode (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kato, Masahiro Tsujii, Tadashi Watanabe
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 79 ページ: 845-847
  • NAID: 130002150488
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分光電気化学法による光合成光化学系II電子受容分子の酸化還元電位計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹、渡辺正
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 51-3(掲載確定)
  • NAID: 10029139998
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroelectrochemical Determination of the Redox Potentials of Pheophytin a and Primary Quinone Q_A in Photosystem II from Thermosynechococcus elongatus (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kato, Tadao Shibamoto, Akinori Oda, Miwa Sugiura, Tadashi Watanabe
  • 雑誌名: Proceedings of the 15th International Congress on Photosynthesis 巻: (掲載確定)
• [雑誌論文] Energetics in photosystem II from Thermosynechococcus elongatuswith a D1 protein encoded by either the psbA1or psbA3gene (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Sugiura, Y. Kato, R. Takahashi, H. Suzuki, T. Watanabe, T. Noguchi, F. Rappaport, and A. Boussac
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1797 号: 8 ページ: 1491-1499
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2010.03.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Species-Dependence of the Redox Potential of the Primary Quinone Electron Acceptor QA in Photosystem II Verified by Spectroelectrochemistry (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Shibamoto, Y. Kato, R. Nagao, T. Yamazaki, T. Tomo, T. Watanabe
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 584 号: 8 ページ: 1526-1530
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2010.03.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energetics in photosystem II from Thermosynechococcus elongatus with a D1 protein encoded by either the psbA_1 or psbA_3 gene (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉浦美羽, 加藤祐樹, 高橋亮太, 鈴木博行, 渡辺正, 野口巧, Fabrice Rappaport, Alain Boussac
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta-Bioenergetics ページ: 1491-1499
  • 査読あり
• [雑誌論文] Species-dependence of the redox potential of the primary quinone electron acceptor Q_A in photosystem II verified by spectroelectrochemistry (2010)
  • 著者名/発表者名: 芝本匡雄, 加藤祐樹, 長尾遼, 山崎拓也, 鞆達也, 渡辺正
  • 雑誌名: FEBS Letters 584 ページ: 1526-1530
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energetics in photosystem II from Thermosynechococcus elongatus with a D1 protein encoded by either the psbA_1 or psbA_3 gene (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉浦美羽, 加藤祐樹, 高橋亮太, 鈴木博行, 渡辺正, 野口巧, Fabrice Rappaport, Alain Boussac
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta-Bioenergetics (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox Potential of the Primary Plastoquinone Electron Acceptor QA in Photosystem II from Thermosynechococcus elongatus Determined by Spectroelectro-chemistry (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Shibamoto, Y. Kato, M. Sugiura, T. Watanabe
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 48 ページ: 10682-10684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroelectrochemical Determination of the Redox Potential of Pheophytin a, the Primary Electron Acceptor in Photosytem II (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, M. Sugiura, A. Oda, T. Watanabe
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 巻: 106 号: 41 ページ: 17365-17370
  • DOI: 10.1073/pnas.0905388106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroelectrochemical determination of the redox potential of pheophytin α, the primary electron acceptor in photosystem II (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹, 杉浦美羽, 尾田晃伯, 渡辺正
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106 ページ: 17365-17370
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox potential of the primary plastoquinone electron acceptor Q_A in photosystem II from Thermosynechococcus elongatus determined by spectroelectrochemistry (2009)
  • 著者名/発表者名: 芝本匡雄, 加藤祐樹, 杉浦美羽, 渡辺正
  • 雑誌名: Biochemistry 48 ページ: 10682-10684
  • 査読あり
• [学会発表] 酸素発生複合体におけるCa^<2+>/Sr^<2+>およびCl^-/Br^-置換が光化学系IIのエナジェティクスに及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本昌一、芝本匡雄、加藤祐樹、杉浦美羽、Alain Boussac、渡辺正
  • 学会等名: 第53回日本植物整理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 酸素発生複合体におけるCa2+/Sr2およびCl-/Br-置換が光化学系IIのエナジェティクスに及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本昌一、芝本匡雄、加藤祐樹、杉浦美羽、Alain Boussac、渡辺正
  • 学会等名: 第53回日本植物整理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Energetics within photosystem II based on redox potentials revealed by spectroelectrochemistry (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹(招待講演)
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会
  • 発表場所: 兵庫県立大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Energetics within photosystem II based on redox potentials revealed by spectroelectrochemistry (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会
  • 発表場所: 兵庫県立大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 紅色光合成細菌反応中心一次電子供与体の分光特性と酸化還元電位 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中島聡、加藤祐樹、渡辺正
  • 学会等名: 紅色光合成細菌反応中心一次電子供与体の分光特性と酸化還元電位
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-07-09
• [学会発表] 紅色光合成細菌反応中心一次電子供与体の分光特性と酸化還元電位 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中島聡、加藤祐樹、渡辺正
  • 学会等名: 第19回光合成の色素系と反応中心に関するセミナー
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-07-09
• [学会発表] PsbA1とPsbA3で構成される光化学系II複合体における電子需要分子の酸化化還元電位 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本昌一、芝本匡雄、加藤祐樹、杉浦美羽、渡辺正
  • 学会等名: 第19回光合成の色素系と反応中心に関するセミナー
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-07-09
• [学会発表] Spectroelectrochemical Study on Energetics within Photosystem II Composed of Either PsbA1 or PsbA3 from Thermosynechococcus elongatus (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, T. Shibamoto, A. Oda, S. Yamamoto, M. Sugiura, T. Watanabe
  • 学会等名: Gordon Research Conferences-2011Photosynthesis
  • 発表場所: Davidson,アメリカ
  • 年月日: 2011-06-14
• [学会発表] Spectroelectrochemical Study on Energetics within Photosystem II Composed of Either PsbA1 or PsbA3 from Thermosynechococcus elongatus (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kato, Tadao Shibamoto, Akinori Oda, Shoichi Yamamoto, Miwa Sugiura, Tadashi Watanabe
  • 学会等名: Gordon Research Conferences-2011 Photosynthesis
  • 発表場所: Davidson College, Davidson, NC, USA
  • 年月日: 2011-06-14
• [学会発表] Energetics within photosystem II based on the redox potentials of cofactors on the acceptor side determined by spectroelectrochemistry (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, T. Watanabe
  • 学会等名: Molecular Mechanism of Photosynthetic Energy Conversion : The Present Research and Future Prospects
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2010-12-04
• [学会発表] Biochemical nature and energetics of photosystem II composed of either D1:1 or D1:3 (2010)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Yamamoto, Tadao Shibamot, Yuki Kato, Tadashi Watanabe, Miwa Sugiura
  • 学会等名: Molecular Mechanism of Photosynthetic Energy Conversion : The Present Research and Future Prospects
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2010-12-04
• [学会発表] Structural stability of Photosystem II Complex Composed of Either PsbA1 or PsbA3 (2010)
  • 著者名/発表者名: Miwa Sugiura, Yuki Kato, Alain Boussac
  • 学会等名: Molecular Mechanism of Photosynthetic Energy Conversion : The Present Research and Future Prospects
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2010-12-04
• [学会発表] Spectroelectrochemical investigation of redox potential of the primary quinone electron acceptor Q_A in photosystem II for various species (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹,芝本匡雄,長尾遼,山崎拓也,杉浦美羽,鞆達也,渡辺正
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Spectroelectro-chemical determination of the redox potentials of electron acceptors, pheophytin a and primary quinone Q_A, in photosystem II (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, T. Shibamoto, A. Oda, M. Sugiura, T. Watanabe
  • 学会等名: The 15th International Congress of Photosynthesis
  • 発表場所: 中国・北京
  • 年月日: 2010-08-23
• [学会発表] Spectroelectrochemical determination of the redox potentials of electron acceptors, pheophytin a and primary quinone Q_A, in photosystem II (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kato, Tadao Shibamoto, Akinori Oda, Miwa Sugiura, Tadashi Watanabe
  • 学会等名: The 15th International Congress of Photosynthesis
  • 発表場所: 北京,中国
  • 年月日: 2010-08-23
• [学会発表] Energetics within photosystem II based on the redox potentials of pheophytin a and primary quinone QA determined by spectroelectro-chemistry (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, M. Sugiura, T
  • 学会等名: Molecular Basis of Photosynthetic Energy and Electron Transfer and Related Respiratory Processes~ Satellite Meeting
  • 発表場所: Nanyang Technical University,シンガポール
  • 年月日: 2010-08-18
• [学会発表] Energetics within photosystem II based on the redox potentials of pheophytin a and primary quinone Q_A determined by spectroelectrochemistry (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kato, Miwa Sugiura, Tadashi Watanabe
  • 学会等名: Molecular Basis of Photosynthetic Energy and Electron Transfer and Related Respiratory Processes～Satellite Meeting
  • 発表場所: Nanyang Technical University,シンガポール
  • 年月日: 2010-08-18
• [学会発表] Q_Aの酸化還元電位の生物種による違い (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹、芝本匡雄, 長尾遼, 山崎拓也, 杉浦美羽, 鞆達也, 渡辺正
  • 学会等名: 第18回光合成の色素系と反応中心に関するセミナー
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2010-07-10
• [学会発表] PsbA1とPsbA3で構成される光化学系II複合体の生化学的性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本昌一、渡辺正、林秀則、杉浦美羽
  • 学会等名: 第18回光合成の色素系と反応中心に関するセミナー
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2010-07-10
• [学会発表] 分光電気化学法による光化学系II電子受容分子の酸化還元電位計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹,芝本匡雄,杉浦美羽,渡辺正
  • 学会等名: 第37回生体分子科学討論会
  • 発表場所: 山口大学
  • 年月日: 2010-06-18
• [学会発表] 分光電気化学計測でみる光化学系IIコファクターのエネルギー準位相関 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹,芝本匡雄,杉浦美羽,渡辺正
  • 学会等名: 第1回日本光合成学会公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-06-04
• [学会発表] 分光電気化学計測でみる光化学系IIコファクターのエネルギー準位相関 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹, 芝本匡雄, 杉浦美羽, 渡辺正
  • 学会等名: 第1回日本光合成学会公開シンポジウム
  • 発表場所: 第1回日本光合成学会公開シンポジウム
  • 年月日: 2010-06-04
• [学会発表] 分光電気化学計測による光合成光化学系II電子伝達分子のエネルギー準位相関の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹,芝本匡雄,杉浦美羽,渡辺正
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] 分光電気化学的手法による光化学系II第一キノン電子受容体Q_Aの酸化還元電位計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 芝本匡雄, 加藤祐樹, 杉浦美羽, 渡辺正
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] D1:1とD1:3で構成される Thermosynechococcus elongatus の光化学系II複合体の分子構造と機能の比較 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉浦美羽, Fabrice Rappaport, 加藤祐樹, Alain Boussac
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] Thermosynechococcus elongatusの光化学系II一次電子受容体フェオフィチンaの酸化還元電位:コアタンパク質D1 : 1とD1 : 3の違いが電位に及ぼす影響について (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹,杉浦美羽,渡辺正
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] Thermosynechococcus elongatus の光化学系II一次電子受容体フェオフィチンαの酸化還元電位:コアタンパク質D1:1とD1:3の違いが電位に及ぼす影響について (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹, 杉浦美羽, 渡辺正
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 異なるアミノ酸を持つ反応中心タンパク質で構成される光化学系II 複合体のエネルギー論的な比較 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉浦美羽, Fabrice Rappaport, 加藤祐樹, Alain Boussac
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会第35回討論会
  • 発表場所: 旭川医科大学
  • 年月日: 2009-12-18
• [学会発表] Redox potential of pheophytin a in photosystem II measured by spectroelectrochemistry (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹,杉浦美羽,渡辺正
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島文理大学
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] Redox potential of pheophytin α in photosystem II measured by spectroelectrochemistry (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹, 杉浦美羽, 渡辺正
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島文理大学
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] Redox potentials of chlorophyll a and pheophytin a in the electron transfer chain of oxygenic photosynthesis determined by spectroelectrochemistry (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹,仲村亮正,杉浦美羽,渡辺正
  • 学会等名: 4th International Conference on Biological Inorganic Chemistry
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2009-07-26
• [学会発表] Redox potentials of chlorophyll α and pheophytin α in the electron transfer chain of oxygenic photosynthesis determined by spectroelectrochemistry (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹, 仲村亮正, 杉浦美羽, 渡辺正
  • 学会等名: 14th International Conference on Biological Inorganic Chemistry
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2009-07-26
• [学会発表] Spectroelectrochemistry of electron transfer components in photosystem II (2009)
  • 著者名/発表者名: 芝本匡雄, 加藤祐樹, 杉浦美羽, 渡辺正
  • 学会等名: 14th International Conference on Biological Inorganic Chemistry
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2009-07-26
• [学会発表] Spectroelectrochemical measurement of the redox potential of the primary electron acceptor pheophytin α in photosystem II (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹, 杉浦美羽, 渡辺正
  • 学会等名: 215th ECS Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ、アメリカ
  • 年月日: 2009-05-26
• [図書] 分光電気化学法による電子伝達機能分子の酸化還元電位計測,「光合成のエネルギー・物質変換-人工光合成を目指して」
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹,伊藤繁,南後守,杉浦美羽
  • 出版者: 化学同人(印刷中)
• [備考]
  • URL: http://www.iis.u-tokyo.ac.jp/Labs/wata_lab/watanabej.html
• [備考]
  • URL: http://www.iis.u-tokyo.ac.jp/Labs/wata_lab/watanabej.html