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生化学反応は複数の生体分子がつくる柔らかく複雑な系である。それにも関わらず、高い選択性で効率よく進む。このような反応には水素結合が関わっており、水素結合がつくるネットワークが、このような特異性を産み出していると考えられる。しかし、その実体はよく分かっていない。研究を困難にしている主な原因は、（１）反応に関わる水素結合以外にも無数の水素結合があるため、重要な働きをする水素結合を特定できず、（２）様々な準安定状態の平均が観測されるため、活性に重要な変化が埋もれてしまうからである。そこで、応募研究では、水素結合とタンパク質活性化の関係を研究するモデル系として、光活性化酵素(OaPAC, Oscillatoria acuminata Photoactivated adenylyl cyclase)を用い、そのクライオ１分子観察をおこなうことを目標としている。
本年度は水素結合状態を正しく知るための蛍光分子の開発をおこなってきた。その結果、Cy7に代表されるような近赤外蛍光性のシアニン色素を用いると、450 - 600 nmの波長領域の発色団の吸収スペクトルを発光励起スペクトルとして観測できることを明らかにした。OaPACへの蛍光標識が予想以上に難しく、来年度でOaPACの研究をまとめることが困難になってきたが、この系を用いて、OaPAC以外の光捕集系タンパク質の研究も同時におこなっていきたいと考えがえている。具体的には、これまで我々が１分子分光の実績があるLight Harveting Complexや、これまで観察をしたことが無いフィコビリソームなどである。どちらも天然状態で発色団を持っており、この発色団周りの水素結合に関する研究を行う予定である。

【研究分担者】
伊関峰生	東邦大学	薬学部	教授	(Kakenデータベース)