Photosystem IIプロトン移動経路の全容解明

• 研究課題/領域番号: 26711008
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石北 央 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00508111)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円); 2016年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2015年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円); 2014年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: 人工光合成 / プロトン移動 / 光化学系II

研究成果の概要

PSII蛋白質の触媒部位Mn4CaO5と蛋白質表面を結ぶチャネル空間を全て明らかにした。このチャネル空間は、シアノバクテリア由来のPSII結晶構造と高等植物由来のPSII結晶構造の両者で解析した。また、PSIIのプロトン移動は電子移動と連動して起こる。電子移動経路のエナジェティクスも明らかにするため、モデル蛋白質の電子移動経路解析も行い、蛋白質内における長距離電子移動経路のエナジェティクスも明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] pKa of ubiquinone, menaquinone, phylloquinone, plastoquinone, and rhodoquinone in aqueous solution (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryo Hasegawa, Keisuke Saito, Tomohiro Takaoka, and Hiroshi Ishikita*
  • 雑誌名: Photosynth. Res. 巻: 印刷中 号: 1-3 ページ: 297-304
  • DOI: 10.1007/s11120-017-0382-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electron transfer pathways in a multi-heme cytochrome MtrF (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi C. Watanabe, Yuki Yamashita, and Hiroshi Ishikita*
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 巻: 114 号: 11 ページ: 2916-2921
  • DOI: 10.1073/pnas.1617615114
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structurally conserved channels in cyanobacterial and plant photosystem II (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoki Sakashita, Hiroshi C. Watanabe, Takuya Ikeda, and Hiroshi Ishikita*
  • 雑誌名: Photosynth. Res. 巻: 印刷中 号: 1-3 ページ: 75-85
  • DOI: 10.1007/s11120-017-0347-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A single amino acid mutation converts (R)-5-diphosphomevalonate decarboxylase into a kinase (2017)
  • 著者名/発表者名: Kento Motoyama, Hideaki Unno, Ai Hattori, Tomohiro Takaoka, Hiroshi Ishikita, Hiroshi Kawaide, Tohru Yoshimura, and Hisashi Hemmi*
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 292 号: 6 ページ: 2457-2469
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.752535
  • NAID: 120006305582
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] マルチへムシトクロムMtrFの電子移動経路 (2017)
  • 著者名/発表者名: 1.渡邉宙志、山下雄己、石北 央
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 331
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Energetics of the proton transfer pathway for tyrosine D in photosystem II (2016)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Saito*, Naoki Sakashita, and Hiroshi Ishikita
  • 雑誌名: Aust. J. Chem. 巻: 69 号: 9 ページ: 991-998
  • DOI: 10.1071/ch16248
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] pKa of a proton conducting water chain in photosystem II (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Takaoka, Naoki Sakashita, Keisuke Saito, and Hiroshi Ishikita*
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 7 号: 10 ページ: 1925-1932
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.6b00656
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Energetics of proton release on the first oxidation step in the water-oxidizing enzyme (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Saito, A. W. Rutherford, H. Ishikita
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 号: 1 ページ: 8488-8488
  • DOI: 10.1038/ncomms9488
  • NAID: 120006348507
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] クロロフィルのかたちは機能にどう影響を及ぼすか: Photosystem IIを例に (2015)
  • 著者名/発表者名: 斉藤圭亮、石北 央
  • 雑誌名: 植物の生長調節 巻: 50 ページ: 133-138
  • NAID: 110010014906
  • オープンアクセス
• [学会発表] Water-splitting enzyme photosystem II, a model for artificial photosynthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ishikita
  • 学会等名: UK-Japanese Frontiers of Science Symposium （UK-Japan FoS 日英先端科学シンポジウム)
  • 発表場所: Chicheley Hall, UK
  • 年月日: 2016-11-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Energetics of proton release on the first oxidation step in the water oxidizing enzyme (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ishikita
  • 学会等名: International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy
  • 発表場所: Saint-Petersburg, Russia
  • 年月日: 2016-07-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Proton transfer reactions in water oxidizing enzyme Photosystem II (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ishikita
  • 学会等名: Protein Electrostatics Berlin 2016
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2016-07-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 電子伝達蛋白質がつなぐもの (2016)
  • 著者名/発表者名: 石北 央
  • 学会等名: 生物工学若手研究者の集い（若手会）・夏のセミナー
  • 発表場所: ホテルコンチネンタル府中
  • 年月日: 2016-07-16
  • 招待講演
• [学会発表] Energetics of proton release on the first oxidation step in the water oxidizing enzyme (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ishikita
  • 学会等名: International Conference Photosynthesis Research for Sustainability
  • 発表場所: Pushchino, Russia
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 光合成水分解反応に関わるphotosystem IIの結晶構造から言えるメカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 石北 央
  • 学会等名: 第1回つくば-柏-本郷イノベーションコリドー・ナノバイオパネル「データ駆動科学、バイオロジーへの挑戦」
  • 発表場所: 東京大学 伊藤国際学術研究センター
  • 年月日: 2016-06-17
  • 招待講演
• [学会発表] Proton transfer reactions in Photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ishikita
  • 学会等名: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
  • 発表場所: 兵庫県立淡路夢舞台国際会議場（兵庫県、淡路市）
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Proton transfer reactions and hydrogen bond networks in protein environments (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ishikita
  • 学会等名: XIXth International Workshop on Quantum Systems, in Chemistry, Physics and Biology
  • 発表場所: Fullon Hotel Tamsui Fishermen’s Wharf, Taipei（台湾）
  • 年月日: 2014-11-11 – 2014-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] 蛋白質環境におけるプロトン移動と水素結合ネットワーク (2014)
  • 著者名/発表者名: 石北 央
  • 学会等名: CBI学会 2014年大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（千葉県、船橋市）
  • 年月日: 2014-10-28 – 2014-10-30
  • 招待講演
• [学会発表] Proton transfer reactions and hydrogen-bond networks in protein environments (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ishikita
  • 学会等名: 1st UK-Japan bilateral workshop on solar fuel
  • 発表場所: 駐日英国大使館（東京都、千代田区）
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] Proton transfer reactions and hydrogen-bond networks in protein environments (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ishikita
  • 学会等名: Computational Science Workshop 2014
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center（茨城県、つくば市）
  • 年月日: 2014-08-20 – 2014-08-22
  • 招待講演
• [学会発表] 蛋白質の静電場環境による活性のコントロール (2014)
  • 著者名/発表者名: 石北 央
  • 学会等名: 第14 回日本蛋白質科学会年会ワークショップ
  • 発表場所: ワークピア横浜（神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] 結晶構造では見えにくい「H+」から蛋白質の反応を見る (2014)
  • 著者名/発表者名: 石北 央
  • 学会等名: 第4期第5回フロンティアサロン
  • 発表場所: ホテルニューオータニ東京（東京都、千代田区）
  • 年月日: 2014-05-19
  • 招待講演