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자료유형
학술저널
저자정보
Okubo, Tatsunori (Institute of Materials Science, University of Tsukuba) Tomo, Tatsuya (Department of Technology and Ecology, Hall of Global Environmental Research, Kyoto University) Noguchi, Takumi (Institute of Materials Science, University of Tsukuba)
저널정보
한국광과학회 Photochemical & photobiological sciences : an international journal Photochemical & photobiological sciences : an international journal 제8권 제2호
발행연도
2009.1
수록면
157 - 161 (5page)

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The $D_0{\rightarrow}D_1$ absorption band of a $\beta$-carotene radical cation in the near-infrared (NIR) region was detected for the first time in photosystem II (PSII). PSII-enriched membranes and isolated reaction center (RC) complexes (D1/D2/$Cytb_{559}$) from spinach were illuminated at 80 and 150 K, respectively, in the presence of electron acceptors. In both preparations, UV-Vis-NIR difference spectra upon illumination exhibited a medium-intensity band at ~1450 nm along with a strong band at ~990 nm. The latter band has been assigned to the $D_0{\rightarrow}D_2$ transition of the radical cation of the $\beta$-carotene in the secondary electron transfer pathway in PSII. These NIR bands disappeared at 210 K in the PSII membranes, and diminished their intensities in the RC complexes partially depleted of carotenoid. The absence or diminish of the $\beta$-carotene cation with little change in the formation of chlorophyll cations under these conditions were also confirmed by detecting light-induced FTIR difference spectra in the mid-IR region. From these results, it was concluded that the NIR band observed at ~1450 nm arose from the $D_0{\rightarrow}D_1$ transition of the $\beta$-carotene radical cation. It was shown that the observed band in the RC complexes was a mixture of the band of one $\beta$-carotene cation (${Car_{507}}^+$) at 1464 nm and that of the other cation (${Car_{489}}^+$) at a wavelength shorter than 1434 nm, indicating that the $D_0{\rightarrow}D_1$ transition is sensitive to the protein environment. It is proposed that the position and the relative intensity of the $D_0{\rightarrow}D_1$ band together with the well-known $D_0{\rightarrow}D_2$ band can be useful monitors to investigate the properties of the radical cation and the molecular interaction of $\beta$-carotene in the PSII proteins.

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