レチナ-ル蛋白質の発色団レチナ-ルの光異性化のトンネル反応機構

视网膜发色团视网膜蛋白光异构化的隧道反应机制

• 批准号: 09226101
• 负责人: 垣谷 俊昭
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09226101/
• 关键词: バクテリオロドプシン; 光異性化反応; FTOA; 分子動力学シミュレーション; 波束の時間相関関係; 励起状態ダイナミクス; 発色団レチナ-ル

バクテリオロドプシンの発色団レチナ-ルは特異的で超高速のtrans‐cis 光異性化を行う。そのメカニズムを明らかにするために、励起状態ダイナミクスにたいして分子動力学シミュレーションとFTOA法で解析した。まず、分子動力学シミュレーションでは基底状態で熱平衡状態を実現しておいてから、突然励起状態の力場に変化させてシミュレーションを続行する。励起状態の発色団のねじれポテンシャルはフラットにおいた。その結果、200フェムト秒後に13=14ボンドが90度近くねじれ、基底状態に遷移するチャンスを持っている。そして、そこでの揺らぎ運動のなかで、ねじれ運動の速度がある程度大きくなる時遷移が起こることが認められた。また、一方向的なねじれが観測された。このような励起状態ダイナミックスの特徴は、発色団近傍のAsp 85と Asp212の役割に依ることも明らかにされた。次に、FTOA法による解析ではレチナ-ル分子の13=14ポンドがねじれないように化学結合で固定したアナログを合成し、これをバクテリオロドプシンのタンパク質に結合させた。その吸収スペクトルをとり、フーリエ変換をおこない、振動波束の時間相関関係を求め、それを元のバクテリオロドプシンのものと比較した。その結果、100フェムト秒まではボンドをロックした効果がほとんどみられず、100フェムト秒を過ぎてからボンドをロックすると振動の波束の進行が遅くなった。このことは、ロドプシンにおいてねじれ運動が最初の100フェムト秒ではあまり進まず、100フェムト秒を過ぎてから本格的なねじれ運動が起こることを示唆している。この結論は分子動力学シミュレーションの結果と矛盾せず、相補的であることがわかる。

The color of the film is different from that of the film. The molecular dynamics method is used to analyze the molecular dynamics and excitation state. The thermal equilibrium state of the substrate state is realized in the molecular dynamics system, and the thermal equilibrium state of the sudden excitation state is realized in the molecular dynamics system. The excitation state of the development of color groups, such as color, color. The result is that after 200 seconds, 13=14 points are close to 90 degrees, and the base state is transferred. The speed of the movement is great. The direction of the film is different. The characteristics of this excitation state are as follows: Asp 85 and Asp212 are close to each other. In addition, the FTOA method is used to analyze the 13=14 groups of molecules, and the chemical combination is used to synthesize the molecules. The time dependence of the vibration beam is calculated by comparing the absorption parameters with the time dependence of the vibration beam. As a result, 100 seconds later, the vibration beam proceeds. The first 100 seconds of this movement are the first 100 seconds of this movement. The second 100 seconds of this movement are the first 100 seconds of this movement. The results of molecular dynamics are contradictory and complementary.

项目成果

T.Yamato: "Molecular Dynamics Simulation of the Excited-State Dynamics of Bacteriorhodopsin." Photochem.Photobiol.66,6. 735-740 (1997)

T.Yamato：“细菌视紫红质激发态动力学的分子动力学模拟。”

R.Akiyama: "Analysis of the Excited‐State Dynamics of 13-trans-locked-Bacteriorhodopsin." J.Phys.Chem.A. 101,4. 412-417 (1997)

R.Akiyama：“13-反式锁定细菌视紫红质的激发态动力学分析”，J.Phys.Chem.A. 412-417。