ロドプシンの発色団レチナール光異性化のトンネル反応機構

视紫质发色团视网膜光异构化的隧道反应机制

• 批准号: 10120214
• 负责人: 垣谷 俊昭
• 金额: $ 0.51万
• 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 (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10120214/
• 关键词: バクテリオロドプシン; レチナール蛋白質; 断熱型トンネル遷移; 光異性化反応; ab initio MO法; ねじれ座標; 波束

ロドプシンやバクテリオロドプシンのようなレチナールを発色団に含むレチナール蛋白質は、光子を吸収してから200fsあるいは500fsの超高速でレチナールの光異性化反応を誘起する。その機構を理解するためには発色団の励起状態のポテンシャル面(特にねじれ座標にたいする)を精度良く求めなければならない。さらに、90度のねじれ近くで振動の波束かどのようにして励起状態と基底状態のポテンシャル面間をトンネル遷移するか理解しなければならない。前の問題に対して、われわれは高度なab initio MO法(sa-CASSCF)をもちいて、発色団の基底状態と励起状態のねじれ座標に対するポテンシャル面の計算を行った。その結果、発色団の近傍にカウンターイオンを配置したモデルでは、平面から60度くらいのねじれ迄はほとんど平坦と見なされるような励起状態のポテンシャル面になり、60度を越えてねじれるとき急激なポテンシャルエネルギーの減少がみられた。それとともに、基底状態のポテンシャル面が上昇し、90度では0.8eV迄接近した。このポテンシャル面は発色団分子は励起されてからしばらくは自分の力ねじれ運動を始めるのでなく、タンパク質等の外部ポテンシャルの影響を受けながらねじれ出すことを暗示する。60度を越えてから自分の力でねじれていき、基底状態への断熱型トンネル遷移を起こすと期待される。われわれはこのようなポテンシャル面を取り入れて、バクテリオ口ドプシンの発色団の光異性化反応の分子動力学的シミュレーションを行った。 そして、発色団は500-800fsで一方向的に光異性化反応をおこす結果が得られた。その過程を見ると、200fsぐらいで90度のねじれがおきており、ポテンシャル勾配のある残りの90度のねじれに300fsもかかっている。このように60度まで平坦なポテンシャル曲線を用いて、実験結果とよく一致する結果が得られた。

The photon absorber is sensitive to 200fs, 500fs, ultra-high speed, photon absorption, and photon absorption. The organization understands that it is important to improve the accuracy and accuracy of the surface. Near the temperature of 90 degrees Celsius, the beam is vibrating at 90 degrees Celsius, and the base state is excited. The temperature between the two planes is very high. In front of the problem, the ab initio MO method (sa-CASSCF) and the base state of the color system stimulate the status of the system. The results are as follows: the results show that the color is close to the temperature, and that the configuration is not correct, the plane is 60 degrees, the surface is flat, the surface is flat, the temperature is low, the temperature is 60 degrees, the temperature is 60 degrees, and the temperature is 60 degrees. In the middle of the day, the base state is close to the surface, and the 0.8eV of 90 degrees is close to the temperature. In the first place, there are some external factors, such as the number of external devices, the color of the face, the color of the face The temperature is 60 degrees. The self-separation force is low. The base state is broken. The movement is expected to occur. This is the first step in the study of molecular dynamics in molecular dynamics. The results of photosensitization and anti-800fs experiments in the direction of color and color are satisfactory. During the process, you will see that 200fs has a high temperature of 90 degrees, and that there is a gap between 90 degrees and 90 degrees, and that there is a gap between 90 degrees and 90 degrees, so that the 300fs will not be affected. The results show that the results are consistent with each other, and the results show that the results are good.

项目成果

S.Yamamoto: "Ab initio MO Study on the Potential energy Surfaces of Low-lying Excited States of Protonated Schiff Base Retinal." THEOCHEM. 451. 151-162 (1998)

S.Yamamoto：“质子化希夫碱视网膜低位激发态势能表面的从头开始 MO 研究。”

T.Kakitani: "Theory of Excitation Transfer in the Intermediate Coupling Case" J.Phys.Chem.B. (in press). (1999)

T.Kakitani：“中间耦合情况下的激励传递理论”J.Phys.Chem.B。

T.Kakitani: "Deuterium Substtitution Effect on the Excited-State Dynamics of Rhodopsin." J.Phys.Chem.B. 102,7. 1334-1339 (1998)

T.Kakitani：“氘替代对视紫红质激发态动力学的影响。”

A.Kimura: "Nonperturbative Method of Electron Transfer via a Midway Molecule." Chem.Phys.Letters. 298. 241-249 (1998)

A.Kimura：“通过中途分子进行电子转移的非微扰方法。”

垣谷 俊昭: "光・物質・生命と反応 上" 丸善株式会社, 206 (1998)

柿谷俊明：《光、物质、生命和反应 Vol. 1》丸善株式会社，206 (1998)