Photoinduced electron transfer reactions in an artificial protein incorporating photosensitized metal complex and its tyrosine radical formation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05567
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Nara Women's University
• Principal Investigator: Hiroshi Takashima 奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (80335471)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 光誘起電子移動 / キモトリプシン / 酵素 / 阻害剤 / ルテニウム錯体 / 発光性化合物 / 光増感

Outline of Final Research Achievements

Protein radical species are generally unstable intermediates, and controlling their formation and reactivity is a very difficult task. It is still not easy to clearly conclude why tyrosine residues play a important role in radical species generation and how they maintain high reaction activity, as seen in photosynthetic reaction centers, due to the difficulty of spectroscopic detection and systematic analysis of their chemical reactivity and the complex protein electron transfer reaction mechanism.
In this study, we constructed an artificial protein complex based on a photosensitizer and analyzed its multi-step photoinduced electron transfer reaction and site-selective and stable generation of tyrosine radicals in the protein.

Free Research Field

光化学、超分子化学、生物無機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、化学的手法により蛋白質内光誘起電子移動反応系を人工的に構築し、チロシンラジカルのような化学反応中間体を人工蛋白質内に位置選択的かつ安定に生成させる取り組みを行った。
我が国のエネルギー政策においても、クリーンなエネルギー源である光（太陽光）を利用する生体分子の新規機能発現システムの開発が、社会的にも注目を集めているところである。今後さらに、触媒反応系と組み合わせたチロシンラジカルの光化学反応性を調査する予定である。これらは、エネルギー・環境問題にかかる人工光合成、例えば光照射による水からの酸素発生反応なども視野に入れた、新規な光エネルギー変換反応系の創製へと繋がると期待される。