高分解能・時間分解構造解析による光化学系II水分解反応機構の解明

通过高分辨率和时间分辨结构分析阐明光系统II水分解反应机理

• 批准号: 17H06163
• 负责人: 沈 建仁
• 金额: $ 130.96万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-05-31 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17H06163/
• 关键词: 光合成; 光化学系II; 水分解反応; 理論計算; X線結晶構造解析; 生物物理; 蛋白質

本研究は、光化学系II(PSII)の水分解反応の詳細な機構を解明することを目的として、主に①水分解反応の各中間体の構造をレーザー照射とX線自由電子レーザーを組み合わせたポンプープローブ法で解析し、得られた構造をもとに理論解析を行い、反応に伴う各中間体の構造変化から基質水分子の特定、産物である酸素分子の生成部位、プロトンの排出チャンネル等の特定；②PSIIの各サブユニットやアミノ酸の変異体を作成し、その構造・機能解析を行い、各構成サブユニットの機能、及び水分解の産物であるプロトンの排出チャンネルに関わるアミノ酸の機能解明、を中心に研究を進める予定であった。採択されてから上記の研究を進めるための準備に着手し、好熱性シアノバクテリアThermosynechococcus vulcanus細胞の大量培養、PSII二量体の大量精製、良質なの結晶の作成、理論計算用コンピューターの整備等を行った。しかし、その後研究代表者が代表として申請していた新学術領域研究（研究領域提案型）「光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光ー物質変換系の創製」が採択され、これを実施するため、本基盤研究(S)は廃止となった。このため、本基盤研究の実質的な実施期間は約1ヶ月であった。

は, light chemistry this study II (PSII) の water decomposition against 応 の detailed な institutions を interpret す る こ と を purpose と し て, Lord に (1) water decomposition against 応 の various intermediates の tectonic を レ ー ザ ー irradiation と X-ray free electrons レ ー ザ ー を group み close わ せ た ポ ン プ ー プ ロ ー ブ method to analytical し, で ら れ た tectonic を も と に theory analytical line を い, anti 応 に companion う various intermediates の structure - the か ら の specific substrate water molecules, the product で あ る acid molecule の generating parts and プ ロ ト ン の discharge チ ャ ン ネ ル の specific; (2) the PSII の each サ ブ ユ ニ ッ ト や ア ミ ノ acid の - variant を し, consummate そ の structure, functional analytic を い, each constitute サ ブ ユ ニ ッ ト の function, and の び water decomposition products で あ る プ ロ ト ン の discharge チ ャ ン ネ ル に masato わ る ア ミ ノ acid の function uttered, を center を に research into め る designated で あ っ た. Mining 択 さ れ て か ら written を の research into め る た め の に hands し, thermophilic シ ア ノ バ ク テ リ ア Thermosynechococcus の vulcanus cell mass culture, the PSII 2 quantity body の refined, good quality な の crystallization の is made, the theoretical calculation with コ ン ピ ュ ー タ ー の servicing such as line を っ た. し か し, そ の after research representatives が representative と し て application し て い た new academic field of research (research proposal) "light synthetic molecules institutions の learn understand spatial system of imperial Ming と に よ る innovative light ー matter - change is の created" が mining 択 さ れ, こ れ を be applied す る た め (S), the base plate research は 廃 check と な っ た. Youdaoplaceholder2 ため, this base plate studies the <s:1> substance な implementation period ため approximately 1ヶ month であった.