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光合成酸素発生反応機構の解明:マンガンクラスターによる水分解反応の直接検出

阐明光合析氧反应机理：锰簇直接检测水分解反应

基本信息

批准号：
14780518
负责人：
木村行宏
金额：
$ 2.11万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

光化学系IIマンガン(Mn)クラスターの配位構造及びMnクラスターが水を酸化して酸素を発生する反応機構を明らかにすることを目的とした。本年度は下記1-3について研究を行った。1.低波数(650-350cm^<-1>)赤外分光法により同位体標識(^<15>N及び^<13>C)された光化学系IIコア標品(ラン藻Synechocystis sp.PCC6803)の光誘起赤外吸収差スペクトルを測定し、Mhクラスターの骨格振動もしくはMnと酸素配位子間の相互作用に由来するバンドを特定した。また、低波数領域におけるアミノ酸配位子の炭素及び酸素に由来するバンドを特定した。2.Mnクラスターの推定上の配位子と考えられているD1タンパク質のC末端アラニン(D1-Ala344)を構造的に最も類似性の高いグリシンに変異させることにより、Mnクラスターの骨格構造やアミノ酸配位子の配位構造を反映する振動モードに顕著な変化が見られたことから、C末端アラニンがMnクラスターの配位子であることを強く示唆する結果が得られた。また、複数のカルボキシレートを有する金属キレーターがMnクラスターの配位構造を変形させることを明らかにした。3.光合成酸素発生反応の4つの状態間遷移に対応する光誘起赤外吸収スペクトル(1700-800cm^<-1>)を測定した。得られたスペクトルに対する^<15>N及び^<13>C同位体置換の効果について分析し、アミノ酸配位子に由来する振動を特定した。この領域ではH_2^<18>O置換の効果が見られなかったため、650-350cm^<-1>の領域について各状態間遷移に対応するH_2^<18>O置換の効果を検証した。その結果、650-600cm^<-1>に全ての状態間遷移において同位体シフトが観測され、これらがMnクラスターによる水分解反応もしくは酸素発生反応に密接に関与するクラスターの骨格構造の変化を反映するものであることが示された。

Photochemical system II: coordination structure of Mn species and reaction mechanism of Mn species for acid generation in water This year, we will record 1-3 research projects. 1. Low wavenumber (650- 350 cm ^<-1>) infrared <15>spectroscopy for the determination of <13>photoinduced infrared absorption spectra of a standard of photochemical system II (Synechocystis sp. PCC6803), and for the determination of the origin of the interaction between Mn and acid ligands. The origin of carbon and titanium in the low-wave-number domain is specific. 2. The putative upper ligand of Mn complex and the C-terminal loss of Mn complex (D1-Ala344) The structure of the structure of the most similar to the structure of the structure. The coordination structure of the metal and the metal in the metal and the metal in the metal are different. 3. The photoinduced absorption spectrum (1700-800cm^ ) was determined for the 4-<-1>state transition of photosynthetic acid production. The <15>results of the <13>isotope substitution analysis and the origin of the acid ligand were obtained. The effect of H_2 ^<18>O substitution in the domain of 650-350cm <-1><18>was demonstrated. The results show that the total inter-state migration between 650 and 600 cm <-1>is detected, and the reaction between Mn and Mn is detected. The reaction between Mn and Mn is closely related to the formation of acid and the reaction between Mn and Mn.