感応性金属錯体を用いる人工光合成膜の創製

• Project Area: Stimuli-responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules
• Project/Area Number: 24109016
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 小江 誠司 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60290904)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中井 英隆 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70377399)
• Project Period (FY): 2012-06-28 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥24,570,000 (Direct Cost: ¥18,900,000、Indirect Cost: ¥5,670,000); Fiscal Year 2014: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2013: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000); Fiscal Year 2012: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
• Keywords: 人工光合成 / 外部刺激応答金属錯体 / 細胞膜

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、「pH・光・水素・酸素等の外部刺激に応答する高エネルギー金属錯体」と「自然から採取・精製した細胞膜」の融合によって得られる外部刺激応答型の人工光合成膜の構築である。具体的には、独自に開発する感応性「高エネルギー金属錯体（ヒドリド種，低原子価種，酸素活性種等）」と、独自に培養に成功した微生物由来の「単離細胞膜」を用いて、外部刺激を利用した水からの電子抽出システムの構築を目指している。即ち、本研究を通して、新学術領域「感応性化学種」のA04班が目的として掲げる人工酵素の構築に挑戦している。さらに領域内共同研究を通した、「感応性化学種-生体反応系」における複合機能の発現・解明にも挑戦している。
平成26年度は、当初の計画通り、新たな材料の開発・探索に重点を置いて研究を進めた。その結果、新規な感応性金属錯体として、（１）過酸化酸素および酸素応答性のマンガン錯体、（２）水素応答性のロジウム錯体、（３）ギ酸応答性のニッケル－ルテニウム複核錯体の合成およびその性質を明らかにすることに成功した。さらに、新規な単離細胞膜となるバイオ材料を探索する中で、阿蘇くじゅう国立公園より採取したサンプルから、（１）新規な好熱性シアノバクテリア（Leptolyngbya sp. O-77）の単離および（２）新規なギ酸脱水素酵素の精製に成功した。上記成果および本研究遂行に伴い派生した成果は、8報の学術論文としてまとめた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Purification and Characterization of an Oxygen-Evolving Photosystem II from Leptolyngbya sp. strain O-77 (2014)
  • Author(s): Nakamori, Harutaka; Yatabe, Takeshi; Yoon, Ki-Seok; Ogo, Seiji
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng. Volume: 118(2) Issue: 2 Pages: 119-124
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2014.01.009
  • NAID: 110009840772
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molybdenum-Containing Membrane-Bound Formate Dehydrogenase Isolated from Citrobacter sp. S-77 Having High Stability against Oxygen, pH, and Temperature (2014)
  • Author(s): Nguyen, Nga T.; Yatabe, Takeshi; Yoon, Ki-Seok; Ogo, Seiji
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng. Volume: 118(4) Issue: 4 Pages: 386-381
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2014.03.011
  • NAID: 110009865419
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] H2 and O2 Activation―A Remarkable Insight into Hydrogenase (2014)
  • Author(s): Ogo, Seiji
  • Journal Title: Chem. Rec. Volume: 14(3) Issue: 3 Pages: 397-409
  • DOI: 10.1002/tcr.201402010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] [NiFe]Hydrogenase from Citrobacter sp. S-77 Surpasses Platinum as an Electrode for H2 Oxidation Reaction (2014)
  • Author(s): Matsumoto, Takahiro; Eguchi, Shigenobu; Nakai, Hidetaka; Hibino, Takashi; Yoon, Ki-Seok; Ogo, Seiji
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. Volume: 53(34) Issue: 34 Pages: 8895-8898
  • DOI: 10.1002/anie.201404701
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Aqueous-stable and Water-soluble Mononuclear Nonheme MnV–oxo Complexes Using H2O2 as an Oxidant (2014)
  • Author(s): Yatabe, Takeshi; Kikunaga, Takahiro; Matsumoto, Takahiro; Nakai, Hidetaka; Yoon, Ki-Seok; Ogo, Seiji
  • Journal Title: Chem. Lett. Volume: 43(8) Issue: 8 Pages: 1380-1382
  • DOI: 10.1246/cl.140376
  • NAID: 130004677573
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Catalytic C－F Bond Hydrogenolysis of Fluoroaromatics by [(η5‑C5Me5)RhI(2,2′-bipyridine)] (2014)
  • Author(s): Nakai, Hidetaka; Jeong, Kihun; Matsumoto, Takahiro; Ogo, Seiji
  • Journal Title: Organometallics Volume: 33(17) Issue: 17 Pages: 4349-4352
  • DOI: 10.1021/om500647h
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Crystal Structure of a Dinuclear, Monomeric MnII p-Semiquinonato Complex (2014)
  • Author(s): Nakamori, Harutaka; Matsumoto, Takahiro; Yatabe, Takeshi; Yoon, Ki-Seok; Nakai, Hidetaka; Ogo, Seiji
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 印刷中 Issue: 86 Pages: 13059-13061
  • DOI: 10.1039/c4cc06055e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A [NiFe]hydrogenase Model That Catalyses the Release of Hydrogen from Formic Acid (2014)
  • Author(s): Nguyen, Nga T.; Mori, Yuki; Matsumoto, Takahiro; Yatabe, Takeshi; Kabe, Ryota; Nakai, Hidetaka; Yoon, Ki-Seok; Ogo, Seiji
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 印刷中 Issue: 87 Pages: 13385-13387
  • DOI: 10.1039/c4cc05911e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Model for the Water-Oxidation and Recovery Systems of the Oxygen-Evolving Complex (2014)
  • Author(s): Yatabe, Takeshi; Kikkawa, Mitsuhiro; Matsumoto, Takahiro; Nakai, Hidetaka; Kaneko, Kenji; Ogo, Seiji
  • Journal Title: Dalton Trans. Volume: 43(8) Issue: 8 Pages: 3063-3071
  • DOI: 10.1039/c3dt52846d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biochemical Characterization of Psychrophilic Mn-Superoxide Dismutase from Newly Isolated Exiguobacterium sp. OS-77 (2014)
  • Author(s): Nonaka, Kyoshiro; Yoon, Ki-Seok; Ogo, Seiji
  • Journal Title: Extremophiles Volume: 18(2) Issue: 2 Pages: 363-373
  • DOI: 10.1007/s00792-013-0621-x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Catalytic Cycle of Ctochrome-c3 Hydrogenase, a [NiFe]-Enzyme, Deduced from the Structures of the Enzyme and the Enzyme Mimic (2014)
  • Author(s): Yagi, Tatsuhiko; Ogo, Seiji; Higuchi, Yoshiki
  • Journal Title: Int. J. Hydrogen Energy Volume: 印刷中 Issue: 32 Pages: 18543-18550
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2013.12.174
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel “H2-oxidizing” [NiFeSe]hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris Miyazaki F. (2013)
  • Author(s): Nonaka, Kyoshiro
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng. Volume: 115(4) Issue: 4 Pages: 366-371
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2012.10.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation and Crystal Structure of the Proposed Low-Valent Active Species in the H2 Activation Catalytic Cycle (2013)
  • Author(s): Inoki, Daisuke; Matsumoto, Takahiro; Nakai, Hidetaka; Ogo, Seiji
  • Journal Title: Eur. J. Inorg. Chem. Volume: 2013(22-23) Issue: 22-23 Pages: 3978-3986
  • DOI: 10.1002/ejic.201300049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reversible Switching of the Luminescence of a Photoresponsive Gadolinium(III) Complex (2013)
  • Author(s): Hidetaka Nakai, Kazuhiro Kitagawa, Harutaka Nakamori, Taisuke Tokunaga, Takahiro Matsumoto, Koichi Nozaki, Seiji Ogo
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed Volume: 52 Issue: 33 Pages: 8722-8725
  • DOI: 10.1002/anie.201303137
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of a MnIV Acylperoxo Complex and Its Monooxidation Ability (2013)
  • Author(s): Kikunaga, Takahiro; Matsumoto, Takahiro; Ohta, Takehiro; Nakai, Hidetaka; Naruta, Yoshinori; Ahn, Kwang-Hyun; Watanabe, Yoshihito; Ogo, Seiji
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 49(75) Issue: 75 Pages: 8356-8358
  • DOI: 10.1039/c3cc43447h
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Selective Redox Activation of H2 or O2 in a [NiRu] Complex by Aromatic Ligand Effects. (2013)
  • Author(s): Kim, Kyoungmok
  • Journal Title: Organometallics Volume: 32(1) Issue: 1 Pages: 79-87
  • DOI: 10.1021/om300833m
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Functional [NiFe] Hydrogenase Mimic that Catalyzes Electron and Hydride T ransfer from H_2 (2013)
  • Author(s): Seiji Ogo, Koji Ichikawa, et al.
  • Journal Title: Science Volume: 339 Issue: 6120 Pages: 682-684
  • DOI: 10.1126/science.1231345
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Hydrogen Activation (2014)
  • Author(s): 小江 誠司
  • Organizer: The 2nd Japan-UK Joint Symposium on Coordination Chemistry
  • Place of Presentation: 東京、中央大学
  • Year and Date: 2014-09-17
  • Invited
• [Presentation] Inspured by Nature – New Energy Sources from Hydrogenase Model Complexes (2014)
  • Author(s): 小江 誠司
  • Organizer: Fusion Conference, Small Molecule Activation
  • Place of Presentation: アメリカ、イリノイ、シカゴ
  • Year and Date: 2014-07-18
  • Invited
• [Presentation] Catalytic C－F Bond Activation by [(η5‑C5Me5)Rh(I)(2,2′-bipyridine)] (2014)
  • Author(s): 中井 英隆、ジョン キフン、松本 崇弘、小江 誠司
  • Organizer: XXVI International Conference on Organometallic Chemistry (ICOMC2014)
  • Place of Presentation: 札幌、Royton Sapporo
  • Year and Date: 2014-07-15
• [Presentation] 感応性金属錯体を用いる人工光合成膜の創製 (2014)
  • Author(s): 小江 誠司
  • Organizer: 感応性化学種が拓く新物質科学第３回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 茨城、つくば国際会議場
  • Year and Date: 2014-06-17
• [Presentation] 水素と水からの電子抽出 (2014)
  • Author(s): 小江 誠司
  • Organizer: 第４１回生体分子科学討論会２０１４
  • Place of Presentation: 福岡、九州大学西新プラザ
  • Year and Date: 2014-06-06
• [Presentation] Inspired by Nature ― New Energy Sources from Photosystem II and Hydrogenase Model Complexes (2014)
  • Author(s): Ogo, Seiji
  • Organizer: I2CNER & ACT-C Joint Symposium ― Advanced Molecular Transformations for Sustainable Energy Future ―
  • Place of Presentation: 日本、福岡、I2CNER Hall
  • Invited
• [Presentation] 水素および水からの電子抽出 (2014)
  • Author(s): 小江 誠司
  • Organizer: 第１回東北大学リーディング大学院研究会
  • Place of Presentation: 宮城、仙台、東北大学
  • Invited
• [Presentation] Inspired by Nature ― New Energy Sources from Hydrogenase Model Complexes (2013)
  • Author(s): 小江 誠司
  • Organizer: The 1st International Symposium of the Advanced Graduate Program on Molecular Systems for Devices
  • Place of Presentation: 福岡、ヒルトン福岡シーホーク
  • Year and Date: 2013-03-29
  • Invited
• [Presentation] Artificial Photosynthetic Membranes with Stimuli-responsive Metal Complexes (2013)
  • Author(s): 中井 英隆
  • Organizer: Stimuli-responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecule 1st INTERNATIONAL SYMPOSIUM
  • Place of Presentation: 広島、メルパルク広島
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] ヒドロゲナーゼ機能モデル錯体による触媒的水素活性化とエネルギー創出 (2013)
  • Author(s): 小江 誠司
  • Organizer: 日本化学会第９３春期年会
  • Place of Presentation: 滋賀、立命館大学、びわこ・くさつキャンパス
  • Year and Date: 2013-03-24
  • Invited
• [Presentation] From Nature to Technology ― Activating Dihydrogen by Hydrogenase Model Complexes (2013)
  • Author(s): 小江 誠司
  • Organizer: I2CNER International Workshop 2013 Advanced Materials Transformations
  • Place of Presentation: 福岡、I2CNER Building Hall C
  • Year and Date: 2013-01-31
  • Invited
• [Presentation] 水素からの電子抽出 (2013)
  • Author(s): 小江 誠司
  • Organizer: 分子研シンポジウム２０１３
  • Place of Presentation: 岡崎、自然科学研究機構岡崎コンファレンスセンター
  • Invited
• [Presentation] Activating H2 by Hydrogenase Model Complexes (2013)
  • Author(s): Ogo, Seiji
  • Organizer: 1st International Symposium on Chemical Energy Conversion Processes (ISCECP-1)
  • Place of Presentation: 日本、福岡、I2CNER Hall
  • Invited
• [Presentation] 新規Mn錯体による水からの電子抽出 (2013)
  • Author(s): 谷田部 剛、吉川 光寛、松本 崇弘、中井 英隆、小江 誠司
  • Organizer: 第６３回錯体化学会討論会
  • Place of Presentation: 沖縄、琉球大学
• [Presentation] 新規触媒による過酸化水素の直接合成 (2013)
  • Author(s): 菊永 孝裕、松本 崇弘、中井 英隆、小江 誠司
  • Organizer: 第６３回錯体化学会討論会
  • Place of Presentation: 沖縄、琉球大学
• [Presentation] 5配位Rh(I)錯体による触媒的C-F活性化 (2013)
  • Author(s): ジョン キフン、松本 崇弘、小江 誠司、中井 英隆
  • Organizer: 第６３回錯体化学会討論会
  • Place of Presentation: 沖縄、琉球大学
• [Presentation] 光応答性Gd錯体が示す新奇フォトクロミック現象 (2013)
  • Author(s): 北川 和宏、中井 英隆、松本 崇弘、野崎 浩一、小江 誠司
  • Organizer: 第６３回錯体化学会討論会
  • Place of Presentation: 沖縄、琉球大学
• [Presentation] Characterization of a New O2-tolerant [NiFe]hydrogenase from Citrobacter sp. strain S-77 (2013)
  • Author(s): Eguchi, Shigenobu; Yoon, Ki-Seok; Ogo, Seiji
  • Organizer: 4th Asian Conference on Coordination Chemistry (4th ACCC)
  • Place of Presentation: 韓国、済州島、国際コンベンションセンター
• [Presentation] 5配位ロジウム(1価)錯体による炭素-フッ素結合の触媒的活性化 (2013)
  • Author(s): 中井 英隆、ジョン キフン、松本 崇弘、小江 誠司
  • Organizer: 第４０回有機典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪、近畿大学、11月ホール
• [Presentation] ヒドロゲナーゼ機能システムの構築 (2012)
  • Author(s): 小江 誠司
  • Organizer: 新学術領域研究「配位プログラム」A01・A04班第７回合同班会議
  • Place of Presentation: 熊本、阿蘇、アソシエート
  • Year and Date: 2012-12-22
  • Invited
• [Presentation] 酸素耐性[NiFe]ヒドロゲナーゼの精製と特性評価 (2012)
  • Author(s): 江口 滋信
  • Organizer: 第６２回錯体化学会討論会
  • Place of Presentation: 富山、富山大学
  • Year and Date: 2012-09-22
• [Presentation] 酸素耐性[NiFe]ヒドロゲナーゼのモデル研究 (2012)
  • Author(s): キム ギョンモク
  • Organizer: 第６２回錯体化学会討論会
  • Place of Presentation: 富山、富山大学
  • Year and Date: 2012-09-22
• [Presentation] 5 配位Ru(0)錯体が示すソルバトクロミズム (2012)
  • Author(s): ジョン キフン
  • Organizer: 第６２回錯体化学会討論会
  • Place of Presentation: 富山、富山大学
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Patent(Industrial Property Rights)] 外部刺激に応答する発光性金属錯体 (2014)
  • Inventor(s): 中井 英隆
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人九州大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2014-03-25
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 外部刺激に応答する発光性金属錯体 (2013)
  • Inventor(s): 中井 英隆
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人九州大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-063072
  • Filing Date: 2013-03-25