ＥＮＤＯＲ法による光合成酸素発生における基質水分子の同定及び反応メカニズムの解明

使用 ENDOR 方法识别底物水分子并阐明光合产氧的反应机制

• 批准号: 14J11113
• 负责人: 長嶋 宏樹
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J11113/
• 关键词: マンガンクラスター; 磁気共鳴; 酸素発生; 光化学系II; 光合成; 電子スピン共鳴; 電子核二重共鳴; 電子スピン共鳴(ESR,EPR); 電子核二重共鳴(ENDOR); 水分解酸素発生; Mnクラスター; 水分解触媒; 水分解メカニズム

酸素発生型光合成は光エネルギーを利用して、二酸化炭素を化学エネルギー源である糖に変換する反応で、水を電子源として酸素を作り出す。光合成における酸素発生は植物やシアノバクテリアのもつ葉緑体の光化学系IIタンパク質複合体内にあるMnクラスターで行われる。マンガンクラスターは酸化状態の異なる5つの状態S0-S4を持ち、光エネルギーを吸収して酸化され状態が遷移する。最も酸化されたS4状態になると酸素を作り出して最も還元されたS0状態へと戻る。近年のX線結晶構造解析の分解能向上によりマンガンクラスターの構造が明らかにされ、基質の候補と成る4つの配位水分子の位置も明らかにされたが、各S状態遷移における構造変化やプロトン放出機構は未だ明らかではない。本研究ではさらにマンガンクラスター近傍に位置する水、アミノ酸に加えて、添加したメタノール分子のプロトンの位置について電子核二重共鳴測定により明らかにした. メタノール分子はマンガンクラスター近傍の重要な水素結合ネットワークにはおらず、間接的にマンガンクラスターと相互作用していることがわかり、また、近年計算手法により提案された水素放出機構や基質水分子の取り込みを阻害しないことがわかった。メタノールの位置解明は、プロトン放出や基質水分子の取り込み機構解明への手がかりとなる重要な成果で、The journal of physical chemistry letters誌に2017年1月に掲載された.(Nagashima and Mino, J Phys Chem Lett, 2017, 8, 621-625)

The photosynthesis of acid-producing carbon is based on the use of diacid as a chemical source of sugar, water as an electron source and acid-producing carbon. Photosynthesis of the amino acid in the production of plants, chloroplasts, photochemical system II, complex of the amino acid in the production of the amino acid complex The acid state is different from the acid state. The acid state is different from the acid state. The acid state is different from the acid state. The most acidic S4 state is the most acidic state. In recent years, X-ray crystal structure analysis can be used to analyze the structure of the structure, the candidate of the matrix, the position of the coordinated water molecule, the transition of each S state, the structure of the structure, the emission mechanism, etc. In this study, the position of water and acid in the vicinity of the molecule was determined by electron nuclear double resonance. In recent years, calculation methods have been proposed for the mechanism of water release and the inhibition of matrix water molecules. The journal of physical chemistry letters was published in January 2017. (Nagashima and Mino, J Phys Chem Lett, 2017, 8, 621-625)

项目成果

Proton matrix ENDOR studies on Ca2+-depleted and Sr2+-substituted Mn cluster in photosystem II

光系统 II 中 Ca2 耗尽和 Sr2 取代的 Mn 簇的质子矩阵 ENDOR 研究

• DOI: 10.1074/jbc.m115.675496
• 发表时间: 2015
• 期刊: J. Biol. Chem
• 作者: Nagashima,H.;Nakajima;Y.;Shen;J-R. and Mino;H.
• 通讯作者: H.

Hyperfine Sublevel Correlation Spectroscopy Studies of Iron-Sulfur Cluster in Rieske Protein from Green Sulfur Bacterium Chlorobaculum tepidum

绿硫杆菌温热绿杆菌Rieske蛋白中铁硫簇的超精细亚能谱研究

• DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b12968
• 发表时间: 2017
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry B
• 作者: Hiroki Nagashima;Hiraku Kishimoto;Risa Mutton;Naotaka Terashima;Hirozo Oh-Oka;Genji Kurisu;Hiroyuki Mino
• 通讯作者: Hiroyuki Mino

Substrate water sites of the water oxidation studies by ENDOR on the Mn cluster modified by ammonia and deuteron

ENDOR 对氨和氘核修饰的 Mn 簇进行水氧化研究的底物水位点

• 发表时间: 2016
• 作者: Hiroki Nagashima;Hiroyuki Mino
• 通讯作者: Hiroyuki Mino

Proton matrix ENDOR studies on the role of Ca ion in the Mn cluster in photosystem II

质子矩阵 ENDOR 研究光系统 II 中 Mn 簇中 Ca 离子的作用

• 发表时间: 2014
• 作者: Hiroki Nagashima;Yoshiki Nakajima;Jian-Ren Shen;Hiroyuki Mino
• 通讯作者: Hiroyuki Mino

ENDOR Studies on the Hydrogen-Bonding Network Surrounding Mn Cluster

Mn簇周围氢键网络的ENDOR研究

• 发表时间: 2015
• 作者: Tatsuro Kawamoto;Yoshiyuki Kabashima;藤澤奈都穂;Natsuho Fujisawa;Hiroki Nagashima and Hiroyuki Mino
• 通讯作者: Hiroki Nagashima and Hiroyuki Mino