| 研究課題/領域番号 |
17K05757
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| 研究機関 | 琉球大学 |
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研究代表者 |
東 雅大 琉球大学, 理学部, 助教 (20611479)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 光捕集複合体 / 励起エネルギー移動 / 理論解析 / FMOタンパク |
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| 研究実績の概要 |
本年度は，光捕集アンテナFMOタンパクの励起エネルギー移動ダイナミクスを分子レベルで解明するために，FMOタンパクに含まれる色素の基底状態と励起状態を表すポテンシャル関数の開発及び改良を行った。これまでの研究では，Type Iと呼ばれる菌種由来のFMOタンパクに含まれる7つの色素のポテンシャル関数を行ってきたが，そのポテンシャル関数がType IIと呼ばれる菌種由来のFMOタンパク中の7つの色素にも適用できることを確認した。また，近年新たに発見されたFMOタンパク三量体のモノマー間に位置する8番目の色素のポテンシャル関数の開発も行った。その際，色素と水分子が接近し過ぎて，色素が過度に分極してしまうことが時折起こることが明らかになったため，色素と水分子の相互作用の見直しも併せて行った。このようにして得られたポテンシャル関数を用いて分子動力学(MD)シミュレーションを行い，各色素の励起エネルギーの大きさと揺らぎを解析した。MDシミュレーション中の各色素のポテンシャル関数の平均誤差は，約1 kcal/mol程度と充分な精度を維持していることを確認した。また，Type IとType IIでは，色素の側鎖のねじれ方の違いにより，サイト5と呼ばれる色素の励起エネルギーが大きく異なることが明らかになった。また，8番目の色素の励起エネルギーは，他の7つのものより大きくなった。これらの計算結果は，実験スペクトルをフィッティングして得られた結果と一致している。
また，これまでのプログラムでは，一度に1つの色素しか高精度なポテンシャル関数を適用できず，色素間の励起エネルギーの相関等を解析することが出来なかったが，プログラムを改良し，同時に複数の色素を高精度なポテンシャル関数で記述できるようにした。これにより光捕集アンテナ内の全ての色素の励起エネルギーや励起状態間のカップリングを同時に解析することが可能になった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は当初の予定通り，色素の基底状態と励起状態を表すポテンシャル関数の開発及び改良を行った。プログラムの改良も終了しており，おおむね順調に研究は進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後，FMOタンパク中の全ての色素を同時に申請者の開発したポテンシャル関数で記述し，色素間の励起エネルギーの相関や励起子間相互作用を解析する予定である。既にプログラムの開発はほぼ完了しており，Type IとType IIの両方のFMOタンパク三量体中の24個の色素を同時に解析可能となっている。このプログラムを用いて，2種類のFMOタンパク中の色素の励起エネルギーと励起子相互作用の大きさや揺らぎ，その相関を解析し，僅かなタンパク質の違いが与える影響を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は当初の予定より計算機を安価に購入できたため，残額が生じた。次年度にこの残額を合算し，より高機能な計算機を購入予定であり，より円滑に研究を進める予定である。
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