Effect of Protein Conformation Fluctuation on the Election Transfer Rate through Protein Media

蛋白质构象波动对蛋白质介质选择转移率的影响

基本信息

项目摘要

Electron transfer (ET) through protein media is, in general, a long-range ET Namely, ETs take place from donor to acceptor by the tunneling mechanism, by feeling electric atmosphere from protein environment. So far, it was considered that there will be a region through which an electron is likely to be transferred. Usually chemical bonds and so on are considered as its candidate. If it happens, the election tunneling matrix element will not be changed considerably by the thermal fluctuation of protein conformation, because chemical bonds in the protein are not changed by the conformation fluctuation of protein. However, according to the results of our study in which protein conformation fluctuations are realized by the molecular dynamics (MID) simulation and electron tunneling matrix elements are calculated by the quantum chemical theory, electron tunneling matrix element is changed rapidly and greatly by the conformation fluctuation of proteins. As its mechanism, it is considered that … More interference among phases of tunneling currents works significantly. Indeed, it is a very interesting problem how the rapid fluctuation of the value in the electron tunneling matrix element affects the ET rate. We constructed a new non-Condon theory in which we can use the time correlation function of the electron tunneling matrix element obtained by the classical MD simulation. In this theory, the quantum, correction to the nuclear motion is performed and so, the detailed balance condition for the forward and backward rates is satisfied. As a result of analyzing the electron transfer in protein media using this new theory, we found that the energy gap dependence of the ET rate is greatly affected by the rapid fluctuation of the electron tunneling matrix element. Namely; we found that an inelastic tunneling mechanism works at the far normal region and far inverted region and then, the ET rates are much enhanced in both regions. We surveyed the experimental data which support this prediction. Then, we found that the ET rate does not decay appreciably at the very large energy gap in the Rehm-Weller experiment for the fluorescence quenching in polar solution, which is consistent with our theory: Less
通过蛋白质介质的电子转移通常是一种远程电子转移,即通过隧道机制,从蛋白质环境感受到电子气氛,从供体到受体的电子转移。到目前为止,人们认为将会有一个区域,电子可能会通过该区域转移。通常,化学键等被认为是它的候选。如果发生这种情况,电子隧穿基元不会因为蛋白质构象的热涨落而显著改变,因为蛋白质中的化学键不会因为蛋白质构象的涨落而改变。然而,根据我们通过分子动力学(MID)模拟实现蛋白质构象涨落和用量子化学理论计算电子隧穿矩阵元的研究结果,蛋白质的构象涨落会使电子隧穿矩阵元素发生快速而巨大的变化。作为其机制,人们认为…越多的隧穿电流相间干扰作用越显著。事实上,这是一个非常有趣的问题,电子隧穿矩阵元中的值的快速波动如何影响ET率。我们构造了一个新的非康登理论,在该理论中,我们可以利用经典分子动力学模拟得到的电子隧道矩阵元的时间关联函数。在该理论中,对核运动进行了量子修正,从而满足了正反向速率的详细平衡条件。通过用这一新理论分析蛋白质介质中的电子转移,我们发现电子隧穿矩阵元的快速起伏对电子传输速率的能隙依赖性有很大的影响。也就是说,我们发现在远正区和远反区存在非弹性隧穿机制,两个区的ET率都有很大的提高。我们调查了支持这一预测的实验数据。然后,我们发现,在Rehm-Weller荧光猝灭实验中,在很大的能隙范围内,ET率没有明显的衰减,这与我们的理论是一致的:

项目成果

期刊论文数量(58)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A computational study on the stability of the protonated Schiff base of retinal in rhodopsin
视网膜质子化希夫碱在视紫红质中稳定性的计算研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2002
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A.Yamada;T.Yamato;T.Kakitani;S.Yamamoto;A.Kimura et al.;A.Kimura et al.;A.Kimura et al.;A.Kimura et al.;T.Kawatsu et al.;T.Kawatsu et al.;F.Kakitani et al.;T.Kakitani et al.;A.Yamada et al.
  • 通讯作者:
    A.Yamada et al.
A.Kimura, T.Kakitani: "Theory of excitation energy transfer in the intermediate coupling case of clusters"J.Phys.Chem.B. 107, 51. 14486-14499 (2003)
A.Kimura、T.Kakitani:“团簇中间耦合情况下的激发能量转移理论”J.Phys.Chem.B。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Theoretical analysis of the energy gap dependence of the reconstituted B800→B850 excitation energy transfer rate in bacterial LH2 complexes
细菌LH2复合物中重组B800→B850激发能量转移率的能隙依赖性的理论分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A.Yamada;T.Yamato;T.Kakitani;S.Yamamoto;A.Kimura et al.
  • 通讯作者:
    A.Kimura et al.
Analysis of cis-trans photoisomerization mechanism of rhodopsin based on the tertiary structure of rhodopsin
基于视紫红质三级结构分析视紫红质顺反光异构化机理
  • DOI:
  • 发表时间:
    2002
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A.Yamada;T.Yamato;T.Kakitani;S.Yamamoto;A.Kimura et al.;A.Kimura et al.;A.Kimura et al.;A.Kimura et al.;T.Kawatsu et al.;T.Kawatsu et al.;F.Kakitani et al.;T.Kakitani et al.;A.Yamada et al.;A.Yamada et al.
  • 通讯作者:
    A.Yamada et al.
Unique Mechanisms of Excitation Energy Transfer, Electron Transfer and Photoisomerization in Biological Systems
  • DOI:
    10.1023/a:1020356404203
  • 发表时间:
    2002-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    T. Kakitani;T. Kawatsu;A. Kimura;A. Yamada;T. Yamato;S. Yamamoto
  • 通讯作者:
    T. Kakitani;T. Kawatsu;A. Kimura;A. Yamada;T. Yamato;S. Yamamoto
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

KAKITANI Toshiaki其他文献

KAKITANI Toshiaki的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('KAKITANI Toshiaki', 18)}}的其他基金

Theory and Calculations of Electron Transfer in Protein Media
蛋白质介质中电子转移的理论与计算
  • 批准号:
    17570137
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Establishment of Determining Method of Electron Transfer Pathway in Pnoteins and Production of Pathway Map
蛋白中电子传递途径测定方法的建立及途径图谱的制作
  • 批准号:
    10480179
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
Dynamical Property of Oriented Molecular Solution
定向分子溶液的动力学性质
  • 批准号:
    08640482
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Excited state dynamics of retinal proteins by the Fourier transform of optical absorption spectra.
通过光学吸收光谱的傅立叶变换研究视网膜蛋白质的激发态动力学。
  • 批准号:
    05680575
  • 财政年份:
    1993
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Physico-chemical Basis of Energetics and Dynamics of Membtane Proteins
膜蛋白能量学和动力学的物理化学基础
  • 批准号:
    01300009
  • 财政年份:
    1989
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Co-operative Research (A)

相似国自然基金

有翅与无翅蚜虫差异分泌唾液蛋白Cuticular protein在调控植物细胞壁免疫中的功能
  • 批准号:
    32372636
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
抑制Protein Kinase D促进胚胎干细胞自我更新的分子机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
C2 DOMAIN PROTEIN 1 (C2DP1)基因家族在植物开花调控中的功能研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
凡纳滨对虾Laccase-like protein非酶活依赖参与抗WSSV免疫的分子机制
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
帽结合蛋白(cap binding protein)调控乙烯信号转导的分子机制
  • 批准号:
    32170319
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
帽结合蛋白(cap binding protein)调控乙烯信号转导的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
玉米基因Dirigent protein 4的克隆和功能鉴定
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
C1q/TNF-related protein 9调控平滑肌细胞程序性坏死抑制动脉粥样硬化的机制研究
  • 批准号:
    81900309
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Development of pKa estimation scheme for polar amino acids considering protein conformational fluctuation
考虑蛋白质构象波动的极性氨基酸 pKa 估计方案的开发
  • 批准号:
    23K04674
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Elucidation of fluctuation dynamics of chromophore structure in protein by fluorescence detected vibrational spectroscopy
通过荧光检测振动光谱阐明蛋白质发色团结构的波动动力学
  • 批准号:
    22K14651
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Specific DNA Recognition by Fluctuation of Zinc Finger Protein and Development for Smart Transcription Factor
通过锌指蛋白波动进行特异性 DNA 识别以及智能转录因子的开发
  • 批准号:
    24390012
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
An estimation method of protein networks for fluctuation cell cycle
细胞周期波动的蛋白质网络估计方法
  • 批准号:
    23760382
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Self-assembly of a membrane protein governed by the fluctuation of the anchor peptide and the self-organization.
膜蛋白的自组装受锚定肽和自组织波动的控制。
  • 批准号:
    22510231
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Interaction analysis based on FMO method within geometrical fluctuation : application to prion protein
基于FMO方法的几何波动内相互作用分析:在朊病毒蛋白中的应用
  • 批准号:
    20850020
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
Dynamics in Translation: the Role of Fluctuation in Protein Synthesis
翻译动力学:波动在蛋白质合成中的作用
  • 批准号:
    7646474
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
Dynamics in Translation: the Role of Fluctuation in Protein Synthesis
翻译动力学:波动在蛋白质合成中的作用
  • 批准号:
    7422173
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
Dynamics in Translation: the Role of Fluctuation in Protein Synthesis
翻译动力学:波动在蛋白质合成中的作用
  • 批准号:
    7458984
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
Dynamics in Translation: the Role of Fluctuation in Protein Synthesis
翻译动力学:波动在蛋白质合成中的作用
  • 批准号:
    7223815
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了