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2012 年度 研究成果報告書

赤外分光法による光合成水分解反応の分子メカニズムの解明

研究課題

  • PDF
研究課題/領域番号 21370063
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関名古屋大学 (2010-2012)
筑波大学 (2009)

研究代表者

野口 巧  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (60241246)

研究分担者 加藤 千尋  神奈川県産業技術センター, 化学技術部, 専門研究員 (50233804)
研究期間 (年度) 2009 – 2012
キーワード光合成 / 水分解 / 酸素発生 / 振動分光学 / 赤外分光
研究概要

光誘起フーリエ変換赤外(FTIR)差スペクトル法を用いて、光合成水分解反応について解析を行い、各中間状態遷移におけるプロトン放出数、各遷移の効率、Mnクラスター近傍に存在するアミノ酸の構造と役割、水分解反応への阻害剤の効果、表在性蛋白質による制御機構、などについて明らかにした。また、時間分解赤外法を用いて水分解反応における電子・プロトン移動反応について調べ、酸素が放出される S3→S0遷移においては、電子移動の前にプロトン放出が起こる実験的証拠を得た。

  • 研究成果

    (65件)

すべて 2013 2012 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (24件) (うち査読あり 22件) 学会発表 (37件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Monitoring the reactions of photosynthetic water oxidation using infrared spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      T. Noguchi
    • 雑誌名

      Biomedical Spectroscopy and Imaging

      巻: 2 ページ: 115-128

    • DOI

      DOI:10.3233/BSI-130040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of the miss probabilities of individual S-state transitions during photosynthetic water oxidation by monitoring electron flow in photosystem II using FTIR spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, M. Sugiura, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 51 ページ: 6776-6785

    • DOI

      DOI:10.1021/bi300708a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure around conserved His144 and Asp165 in the PsbP protein is important for the interaction between its N-terminus and the Cyt b559 subunit of photosystem II2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ido, S. Kakiuchi, C. Uno, T. Nishimura, Y. Fukao, T. Noguchi, F. Sato, and K. Ifuku
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem

      巻: 287 ページ: 26377-26387

    • DOI

      DOI:10.1074/jbc.M112.385286

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-resolved infrared detection of the proton and protein dynamics during photosynthetic oxygen evolution2012

    • 著者名/発表者名
      T. Noguchi, H. Suzuki, M. Tsuno, M. Sugiura, and C. Kato
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 51 ページ: 3205-3214

    • DOI

      DOI:10.1021/bi300294n

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The PsbQ protein stabilizes the functional binding of the PsbP protein to photosystem II in higher plants2012

    • 著者名/発表者名
      S. Kakiuchi, C. Uno, K. Ido, T. Nishimura, T. Noguchi, K. Ifuku, and F. Sato
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1817 ページ: 1346-1351

    • DOI

      DOI:10.1016/j.bbabio.2012.01.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photosystem II-gold nanoparticle conjugate as a nano-device for the development of artificial light-driven water-splitting systems2011

    • 著者名/発表者名
      T. Noji, H. Suzuki, T. Gotoh, M. Iwai, M. Ikeuchi, T. Tomo, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Lett.

      巻: 2 ページ: 2448-2452

    • DOI

      DOI:10.1021/jz201172y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Herbicide effect on the photodamage process of photosystem II: Fourier transform infrared study2011

    • 著者名/発表者名
      I. Idedan, T. Tomo, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1807 ページ: 1214-1220

    • DOI

      DOI:10.1016/j.bbabio.2011.06.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] How does the QBsite influence propagate to the Q_A site in Photosystem II?2011

    • 著者名/発表者名
      H. Ishikita, K. Hasegawa, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 50 ページ: 5436-5442

    • DOI

      DOI:10.1021/bi102023x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction and inhibitory effect of ammonium cation in the oxygen evolving center of photosystem II2011

    • 著者名/発表者名
      M. Tsuno, H. Suzuki, T. Kondo, H. Mino, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 50 ページ: 2506-2514

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural coupling of an arginine side chain with the oxygen evolving Mn4Ca cluster in photosynstem II as revealed by isotope-edited Fourier transform infrared spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimada, H. Suzuki, T. Tsuchiya, M. Mimuro, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 133 ページ: 3808-3811

    • DOI

      DOI:10.1021/ja200186h

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The cyanobacteriochrome, TePixJ, isomerizes its own chromophore by converting phycocyanobilin to phycoviolobilin2011

    • 著者名/発表者名
      T. Ishizuka, A. Kamiya, H. Suzuki, R. Narikawa, T. Noguchi, T. Kohchi, K. Inomata, and M. Ikeuchi
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 50 ページ: 953-961

    • DOI

      DOI:10.1021/bi101626t

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The structures and binding sites of phenolic herbicides in the QBpocket of photosystem II2010

    • 著者名/発表者名
      R. Takahashi, K. Hasegawa, A. Takano, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 49 ページ: 5445-5454

    • DOI

      DOI:10.1021/bi100639q

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energetics in photosystem II from Thermosynechococcus elongatuswith a D1 protein encoded by either the psbA1or psbA3gene2010

    • 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 ページ: 1491-1499

    • DOI

      DOI:10.1016/j.bbabio.2010.03.022

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Orientations of carboxylate groups coupled to the Mn cluster in the photosynthetic oxygen-evolving center as studied by polarized ATR-FTIR spectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      M. Iizasa, H. Suzuki, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 49 ページ: 3074-3082

    • DOI

      DOI:10.1021/bi1002647

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen bond interactions of the pheophytin electron acceptor and its radical anion in photosystem II as revealed by Fourier transform infrared difference spectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Shibuya, R. Takahashi, T. Okubo, H. Suzuki, M. Sugiura, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 49 ページ: 493-501

    • DOI

      DOI:10.1021/bi9018829

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fourier transform infrared spectroscopy of special pair bacteriochlorophylls in homodimeric reaction centers of heliobacteria and green sulfur bacteria2010

    • 著者名/発表者名
      T. Noguchi
    • 雑誌名

      Photosynth. Res

      巻: 104 ページ: 321-331

    • DOI

      DOI:10.1007/s11120-009-9509-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural coupling of a tyrosine side chain with the non-heme iron center in photosystem II as revealed by light-induced Fourier transform infrared difference spectroscopy2009

    • 著者名/発表者名
      R. Takahashi, A. Boussac, M. Sugiura, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 48 ページ: 8994-9001

    • DOI

      DOI:10.1021/bi901195e

    • 査読あり
  • [雑誌論文] FTIR evidence that the PsbP extrinsic protein induces protein conformational changes around the oxygen-evolving Mn cluster in photosystem II2009

    • 著者名/発表者名
      M. Tomita, K. Ifuku, F. Sato, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 48 ページ: 6318-6325

    • DOI

      DOI:10.1021/bi9006308

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of a single amino acid substitution of the 43 kDa chlorophyll-protein on the oxygen-evolving reaction of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803: Analysis of the Glu354Gln mutation2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimada, H. Suzuki, T. Tsuchiya, T. Tomo, T. Noguchi, and M. Mimuro
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 48 ページ: 6095-9103

    • DOI

      DOI:10.1021/bi900317a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monitoring proton release during photosynthetic water oxidation in photosystem II by means of isotope-edited infrared spectroscopy2009

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, M. Sugiura, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 131 ページ: 7849-7857

    • DOI

      DOI:10.1021/ja901696m

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of the D0→ D1transition of β-carotene radical cation photoinduced in photosystem II2009

    • 著者名/発表者名
      T. Okubo, T. Tomo, and T. Noguchi
    • 雑誌名

      Photochem. Photobiol. Sci.

      巻: 8 ページ: 157-161

    • DOI

      DOI:10.1039/B804961K

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光誘起フーリエ変換赤外差スペクトル法2009

    • 著者名/発表者名
      野口 巧
    • 雑誌名

      「光合成研究法」低温科学

      巻: 67 ページ: 483-489

    • URL

      http://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/handle/2115/39182

  • [雑誌論文] 共鳴ラマン分光法2009

    • 著者名/発表者名
      野口 巧
    • 雑誌名

      「光合成研究法」低温科学

      巻: 67 ページ: 491-496

    • URL

      http://eprints2008.lib.hokudai.ac.jp/dspace/handle/2115/39183

  • [雑誌論文] Molecular interactions of the quinone electron acceptors Q_A, Q_B a n d Q_C in photosystem II as studied by the fragment molecular orbital method

    • 著者名/発表者名
      K. Hasegawa and T. Noguchi
    • 雑誌名

      Photosynth. Res.

      巻: (in press)

    • DOI

      DOI:10.1007/s11120-012-9787-9

    • 査読あり
  • [学会発表] 赤外光で探る光合成水分解メカニズム2013

    • 著者名/発表者名
      野口巧
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130321-23
  • [学会発表] 光化学系Iおよび光化学系IIの金ナノ粒子への結合による人工光合成ナノデバイスの開発2013

    • 著者名/発表者名
      河原弘典、井上名津子、加藤祐樹、中西華代、鞆達也、菓子野康浩、野口巧
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130321-23
  • [学会発表] 光合成水分解反応に関与する水分子および水素結合ネットワークの赤外分光解析2013

    • 著者名/発表者名
      大田該、野口巧
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130321-23
  • [学会発表] 紅藻の酸素発生系における表在性蛋白質の相互作用と機能発現機構:赤外分光法による解析2013

    • 著者名/発表者名
      宇野千尋、鈴木博行、長尾遼、鞆達也、野口巧
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130321-23
  • [学会発表] 光合成による光駆動水分解反応のメカニズム2012

    • 著者名/発表者名
      野口巧
    • 学会等名
      第43回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      20121110-11
  • [学会発表] Infrared Studies on the Molecular Mechanism of Photosynthetic Water Oxidation, Okayama University International Symposium2012

    • 著者名/発表者名
      Takumi Noguchi
    • 学会等名
      Structure and Dynamics of Photosynthetic Systems
    • 発表場所
      Okayama, Japan
    • 年月日
      20121022-23
  • [学会発表] FTIR analysis of the hydrogen bonding network around the O_2-evolving Mn_4CaO_5 cluster2012

    • 著者名/発表者名
      Kai Ota, Takumi Noguchi
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20120922-24
  • [学会発表] Mechanism of NH_4^+ inhibition in the S-state cycle of photosynthetic oxygen evolution2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kobayashi, Takumi Noguchi
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20120922-24
  • [学会発表] Development of artificial light-driven water splitting nanodevice using gold nanoparticles and photosystem II2012

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Kawahara, Tatsuya Tomo, Takumi Noguchi
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20120922-24
  • [学会発表] Infrared monitoring of reactions in photosystem II2012

    • 著者名/発表者名
      Takumi Noguchi
    • 学会等名
      Gordon Research Conference: Photosynthesis
    • 発表場所
      Davidson College, Davidson, NC, USA
    • 年月日
      20120708-13
  • [学会発表] 光合成酸素発生マンガンクラスターに配位する水分子の構造と反応2012

    • 著者名/発表者名
      大田該、野口巧
    • 学会等名
      日本光合成学会年会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      20120601-02
  • [学会発表] 光合成酸素発生の中間状態遷移におけるNH_4^+ 阻害のメカニズム2012

    • 著者名/発表者名
      小林聖、津野将弥、野口巧
    • 学会等名
      日本光合成学会年会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      20120601-02
  • [学会発表] 光合成酸素発生系における表在性タンパク質の機能発現機構のFTIR解析2012

    • 著者名/発表者名
      宇野千尋、井戸邦夫、垣内秀介、西村大志、佐藤文彦、伊福健太郎、野口巧
    • 学会等名
      日本光合成学会年会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      20120601-02
  • [学会発表] 光合成酸素発生系における表在性蛋白質PsbPの機能発現機構:FTIR法による解析2012

    • 著者名/発表者名
      宇野千尋、井戸邦夫、垣内秀介、西村大志、佐藤文彦、伊福健太郎、野口巧
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20120316-18
  • [学会発表] Interaction and function of the PsbP extrinsic protein in the oxygen evolving center of photosystem II2011

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Uno, Shusuke Kakiuchi, Fumihiko Sato, Kentaro Ifuku, and Takumi Noguchi
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学
    • 年月日
      20110916-18
  • [学会発表] 光合成酸素発生反応におけるアンモニア阻害のメカニズム2011

    • 著者名/発表者名
      津野将弥、鈴木博行、野口巧
    • 学会等名
      生体分子科学討論会
    • 発表場所
      筑波大
    • 年月日
      20110623-24
  • [学会発表] 光合成酸素発生系における表在性タンパク質PsbPの相互作用と機能2011

    • 著者名/発表者名
      宇野千尋、垣内秀介、佐藤文彦、伊福健太郎、野口巧
    • 学会等名
      日本光合成学会年会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      20110603-04
  • [学会発表] 光合成酸素発生反応におけるアンモニア阻害の分子機構2011

    • 著者名/発表者名
      津野将弥、鈴木博行、野口巧
    • 学会等名
      日本光合成学会年会
    • 発表場所
      光合成酸素発生反応におけるアンモニア阻害の分子機構
    • 年月日
      20110603-04
  • [学会発表] 赤外分光で探る光合成水分解反応の分子メカニズム2011

    • 著者名/発表者名
      野口巧
    • 学会等名
      理研シンポジウム「生物を律する揺らぎのメカニズムを追い求めて-光合成と生体信号-」
    • 発表場所
      和光
    • 年月日
      20110419-21
  • [学会発表] FTIR法による光合成酸素発生サイクルにおける各S状態遷移の効率の評価2011

    • 著者名/発表者名
      鈴木博行、杉浦美羽、野口巧
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20110321-23
  • [学会発表] 光合成酸素発生反応におけるアンモニウムイオンの阻害効果2011

    • 著者名/発表者名
      津野将弥、鈴木博行、野口巧
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20110321-23
  • [学会発表] 光合成水分解反応の赤外分光解析2011

    • 著者名/発表者名
      野口巧
    • 学会等名
      阪大蛋白研セミナー「分子科学と生理学が解き明かす植物の光エネルギー変換の新展開」
    • 発表場所
      大阪大学蛋白質研究所
    • 年月日
      20110309-10
  • [学会発表] FTIR study on the efficiencies of individual S-state transitions during photosynthetic water oxidation2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Suzuki, Miwa Sugiura, and Takumi Noguchi
    • 学会等名
      The 70th Okazaki International Conference on Molecular Mechanism of Photosynthetic energy conversion: The Present Research and Future Prospects
    • 発表場所
      Okazaki Conference Center
    • 年月日
      20101204-06
  • [学会発表] Infrared studies of photosynthetic oxygen evolving reactions2010

    • 著者名/発表者名
      Takumi Noguchi
    • 学会等名
      The 70th Okazaki International Conference on Molecular Mechanism of Photosynthetic energy conversion: The Present Research and Future Prospects
    • 発表場所
      Okazaki Conference Center
    • 年月日
      20101204-06
  • [学会発表] Redox Potential Control of π-Conjugated Redox Cofactors in Photosynthetic Protein2010

    • 著者名/発表者名
      Takumi Noguchi
    • 学会等名
      2nd International symposium on emergence of highly elaborated π-space and its function
    • 発表場所
      Kyoto University
    • 年月日
      20101113-14
  • [学会発表] The molecular mechanism of ammonia inhibition of photosynthetic oxygen evolution2010

    • 著者名/発表者名
      Masaya Tsuno, Hiroyuki Suzuki and Takumi Noguchi
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      20100920-22
  • [学会発表] Estimation of the efficiencies of individual S-state transitions during photosynthetic water oxidation using FTIRspectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Suzuki, Miwa Sugiura, Takumi Noguchi
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      20100920-22
  • [学会発表] Infrared detection of water oxidation reactions in photosystem II2010

    • 著者名/発表者名
      Takumi Noguchi
    • 学会等名
      15th International Congress of Photosynthesis
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      20100822-27
  • [学会発表] 光合成酸素発生反応における各S状態遷移の効率:FTIR法による解析2010

    • 著者名/発表者名
      鈴木博行、杉浦美羽、野口巧
    • 学会等名
      日本光合成学会年会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20100604-05
  • [学会発表] 光合成酸素発生反応におけるアンモニア阻害のメカニズム2010

    • 著者名/発表者名
      津野将弥、鈴木博行、野口巧
    • 学会等名
      日本光合成学会年会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20100604-05
  • [学会発表] 光化学系 II におけるチロシン YZと D1-H190 の相互作用2010

    • 著者名/発表者名
      高橋亮太、杉浦美羽、Alain Boussac、野口巧
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      20100318-21
  • [学会発表] 除草剤効果による光化学系IIの光傷害機構の解析2010

    • 著者名/発表者名
      井手段一聖、野口巧
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      20100318-21
  • [学会発表] 光合成酸素発生研究:試料系と分光測定のカップリング2010

    • 著者名/発表者名
      野口巧
    • 学会等名
      光合成シンポジウム「光合成による光エネルギー利用の過去・現状・未来」
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2010-12-29
  • [学会発表] Molecular mechanism of photosynthetic water oxidation2010

    • 著者名/発表者名
      Takumi Noguchi
    • 学会等名
      1st Symposium of the Innovative Center of Nanomaterials Science for Environment and Energy
    • 発表場所
      NIMS, Tsukuba
    • 年月日
      2010-02-09
  • [学会発表] FTIR study on the structure of CP43-E354 in the photosynthetic oxygen-evolving center2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Suzuki Yuichiro Shimada, Tohru Tsuchiya, Tatsuya Tomo, Mamoru Mimuro and Takumi Noguchi
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-1101
  • [学会発表] The mechanism of photodamage of phososystem II as revealed by herbicide effects and FTIR differencespectroscopy2009

    • 著者名/発表者名
      Issei Idedan, Yuichi Shibuya, and Takumi Noguchi
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-1101
  • [学会発表] Evolutionary aspects of the special pair chlorophyll P680 in photosystem II: How was the extremely high oxidation potential achieved?2009

    • 著者名/発表者名
      Takumi Noguchi
    • 学会等名
      15th International Congress on Photobiology
    • 発表場所
      Dusseldorf, Germany
    • 年月日
      20090618-23
  • [図書] π系生体ナノ電極における光合成電子移動反応の分子制御機構、高次π空間の創発と機能開発2013

    • 著者名/発表者名
      野口巧
    • 総ページ数
      229-232
    • 出版者
      シーエムシー出版、東京
  • [図書] Photosynthetic O_2 Evolution, in Molecular Solar Fuels(T. Wydrzynski and W. Hillier, Eds.) Chapter 72012

    • 著者名/発表者名
      J. Messinger, T. Noguchi, and J. Yano
    • 総ページ数
      163-207
    • 出版者
      RSC Publishing, Cambridge UK
  • [図書] 光合成水分解反応:水の酸化による酸素発生のメカニズム、光合成のエネルギ・物質変換

    • 著者名/発表者名
      野口巧
    • 出版者
      化学同人 (印刷中)
  • [備考]

    • URL

      http://glab.phys.nagoya-u.ac.jp/index.html

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公開日: 2014-08-29  

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