2014 Fiscal Year Research-status Report
光化学反応に於ける光照射ストレス下の電子伝達体ダイナミックスに関する理論的研究
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26400429
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
長尾 秀実 金沢大学, 数物科学系, 教授 (30291892)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光化学反応 / 電子伝達体 / 会合解離過程 / 光照射ストレス / プラストシアニン / シトクロムb6/f / 拡散過程 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究目的である光化学反応に於ける電子伝達体の会合・解離過程と拡散過程を解析・検証し、光照射ストレス下の電子運搬ダイナミックスを解明するため、本年度は、プラストシアニン(PC)の会合解離過程と拡散過程の研究を中心に研究を進めた。
PCの会合解離過程の検討に対して、PCの全原子分子動力学シミュレーションを実施した。PCは活性中心部に銅イオンが存在し、銅イオンの配位結合部分の力場パラメータが存在しない。そのため全原子分子動力学計算に向けて酸化型及び還元型PCの力場パラメータを量子化学計算を用いて決定した。また決定した力場パラメータを用いて酸化型及び還元型プラストシアニンの全原子分子動力学シミュレーションを実施した。PCの赤外ラマンスペクトルなどの基本的物性が実験結果と良く一致し、決定した力場パラメータが良いことを確かめた。現在、PCとシトクロムb6f複合体及びPCと光化学系Iタンパク質複合体間の会合解離に関する自由エネルギープロファイルを計算中である。
次にプラストシアニンの拡散過程の検討に対して、最も単純な粗視化モデルを用いたシミュレーションを実施した。片方にGTとし、他方にSTとした単純化した300nmの長方形空間を作り、Cyt b6/f及びPS Iがある密度で分布していると仮定したチラコイドルーメン(TL)モデルを仮定した。PCの拡散が通常の溶液中の拡散と同程度(拡散係数Dが10-9m2/s程度)であるとし、粗視化シミュレーションを実施した結果、酸化型あるいは還元型PCの濃度勾配が線形に近いという結果を得た。現在、この濃度勾配は空間体積依存性を検討中である。
交付申請書に記載した「研究目的」を遂行する為に「研究実施計画」に沿って研究を実施している。得られた結果はまだ論文に投稿していないが、濃度勾配に関する新しい結果も得られているので、次年度に論文発表する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
おおむね順調に進展しているが、一部研究が予定より遅れている。プラストシアニン(PC)は活性中心部に銅イオンが存在し、銅イオンの配位結合部分の力場パラメータが存在しない。そのため全原子分子動力学計算に向けて酸化型及び還元型PCの力場パラメータを量子化学計算を用いて決定した。この力場パラメータの正当性を示す為に多くのシミュレーションによる検証が必要であった。そのため平成２６年度研究計画中のPCとシトクロムb6f複合体及びPCと光化学系Iタンパク質複合体間の会合解離に関する自由エネルギープロファイルの計算がまだ終了していない。この遅れは、新しい力場パラメータの決定は本申請研究の中でも最も重要な部分であり、慎重に決定するべきと判断し、時間をかけて検証したためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度のできるだけ早い時期にシミュレーション結果を解析しする予定である。本研究の連携研究者や博士後期課程学生の協力を得て、速やかに遅れを取り戻す予定である。
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| Causes of Carryover |
平成２７年度の申請使用計画に加え、平成２６年度に実施した研究成果のまとめと成果発表に使用する予定である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２６年度研究成果に対する国内学会発表旅費200,000円及び謝金207,662円
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