振電バンド観測による光合成タンパク質の１分子振動分光

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15F15032
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 柴田 穣 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20300832)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): JANA SANKAR 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2015-10-09 – 2018-03-31
• Keywords: 単一分子分光 / 光化学系I / ブリンキング / 顕微分光

Outline of Annual Research Achievements

光合成タンパク質の一つである光化学系I(photosystem I; PSI)の１分子分光を行ってきた。単一PSI分子からの蛍光強度が時間とともに揺らぐブリンキングと呼ばれる現象を見出した。さらに、このブリンキングにおける蛍光強度揺らぎの大きさが、PSIの反応中心色素であるP700と呼ばれる色素分子をあらかじめ酸化しておくことで抑えられることが明らかとなった。ブリンキングは、P700をあらかじめ還元して中性状態にしていると大きくなることが分かった。中性P700を持つPSIでは、蛍光測定のためのレーザー照射によりP700の光酸化、電荷再結合を頻繁に繰り返すこととなる。その結果、PSI内部には常に変化を繰り返している電場が生じることとtなる。このような変化の激しい電場の影響により、タンパク質のコンフォメーション変化が引き起こされており、それが観測されたブリンキングの原因となっていると考えた。コンフォメーション変化がエネルギー移動経路の変化を引き起こし、それが蛍光収率の変化につながっている、というモデルである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究期間の中間くらいで、対物レンズが損傷して顕微鏡によるデータの取得効率が著しく悪化するという事態に見舞われた。対物レンズの損傷が起こるより以前に行っていた研究は概ね順調に進捗していたが、対物レンズの損傷が判明した後は予定していた実験の一部を変更して、より基本的なデータの収集のための実験を行うこととなった。そのため、若干予定していたよりは進捗が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

新しい対物レンズが入手次第、極低温での実験を始める。液体Heを用いた研究に着手し、本研究で目指している単一PSIにおける分子振動モードの情報を反映するバイブロニックバンドの観測を行う。