構造に基づく理論的手法による光合成蛋白質におけるプロトン移動機構の解明
【研究分野】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究キーワード】
光合成 / プロトン移動 / 水分解 / 量子化学 / 分子動力学 / 水素結合 / 酸解離定数 / 蛋白質 / 酸素発生 / 蛋白質構造 / 理論化学 / 光化学系II / NMR化学シフト / 量子化学計算 / 酸解離定数pKa / 水分解反応 / 理論計算 / 水分子
【研究成果の概要】
高等植物・藻類が行っている酸素発生型の光合成では，光化学系II (PSII) 蛋白質が光エネルギーを使って水分子を分解し，１つの酸素分子と４つのプロトンが発生する．この水分解反応の機構を量子化学的計算によって明らかにした．４段階からなる水分解反応において，第一段階で１つのプロトンがPSIIの活性部位(Mn4CaO5錯体) 近くの水分子鎖を通って排出される．第三段階では，別のプロトンが錯体付近に存在するアスパラギン側鎖 (D1-Asp61)を経由して排出される．第四段階から第一段階に戻るときに残りのプロトンが排出される．
【研究代表者】
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)