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シアノバクテリア由来光化学II複合体の高磁場ESRによる研究

蓝藻光化学 II 配合物的高场 ESR 研究

基本信息

批准号：
20030007
负责人：
中村敏和
金额：
$ 2.62万
依托单位：
Institute for Molecular Science
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に引き続き、酸素発生過程の解明に向けてシアノバクテリア由来PSII反応中心のW-bandパルスESR分光法による研究を行った。まず、primary electron donor(P680)とMn_4クラスターとの間に位置し、水酸化-酸素発生過程で生じるプロトンおよび電子移動に深く関わっているチロシン残基D1-Tyr161 (Tyr-Z)の単結晶および凍結溶液を対象とした。253Kに温度設定したESR共振器内でキセノンランプによる光照射後(20秒間)、直ちに測定温度(80K)まで試料を凍結させることでチロシンラジカルTyr-Zをトラップした。共振器サイズに合わせた直径0.5mmの光ファイバーでサンプル直上まで光を誘導し、効率の良い光照射を可能とした。自作のシミュレーションプログラムを用い解析を行った結果、結晶軸に対するチロシンTyr-DおよびTyrZの分子配向ならびにg値を決定することができた。これまでに報告されている結晶構造解析ではTyr-DおよびTyr-ZはC_2対称の関係にあるとされてきたが、ESRによる精度の高い測定の結果、それらはC_2対称からずれた相対配向であることがわかった。また、得られたgテンソルに対して密度汎関数法を用いた量子化学計算による考察を行った結果、Tyr-Zの方がより強い水素結合を有していることを明らかにした。今後、酸素発生に関わる水分子の情報を得るためパルスESR装置のさらなる改良を行い、Eletron-electron Double resonance-detected NMR (EDNMR)測定を行っていく予定である。

The W-band ESR spectroscopy was used to study the mechanism of acid formation in the PSII reaction center. The intermediate position of the primary electron donor(P680) and Mn4, the formation of the hydroacidification-acid formation process, and the electron movement are deeply related to the crystallization of the D1-Tyr161 (Tyr-Z) residues and the reaction with frozen solutions. Temperature setting at 253K. After light irradiation (20 seconds), temperature measurement at 80K. Sample freezing. The resonator has a diameter of 0.5 mm and a straight upper beam. The beam is induced and the beam is irradiated with good efficiency. The molecular alignment of Tyr-D and TyrZ was determined by the analysis of the crystal axis. This paper reports the crystal structure analysis of Tyr-D and Tyr-Z pairs and their high precision determination results. The results of quantum chemical calculations and the results of Tyr-Z calculations show that there is a strong bond between the two elements. In the future, the information of water molecules related to acid production will be obtained by improving ESR equipment and determining the determination of Eletron-electron Double Resonance-detected NMR (EDNMR).