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色素集積型光合成アンテナの形成機構の解明と光機能デバイスへの応用

Research Project

Project/Area Number 18J21058
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Bio-related chemistry
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

松原 翔吾  立命館大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsクロロフィル / ケージドクロロフィル / 超分子 / 光解離性保護基 / 光捕集アンテナ / クロロゾーム / 超分子重合
Outline of Annual Research Achievements

クロロゾーム形成の解明を目標とし、クロロゾーム型色素集積体の形成過程のモデル化を研究の目的としている。光解離性保護基をクロロフィルに導入した「ケージドクロロフィル」を用いて、光誘発性超分子重合することによって、クロロゾーム型色素集積体が成長していく過程のモデル化(可視化)に成功した。
1年次は、超分子形成に重要なクロロフィルの水酸基に光解離性保護基を導入しエーテルとして保護することによって、一時的に自己集積能を持たない(不活性化した)ケードクロロフィルを合成した。ケージドクロロフィルのモノマー溶液中に光を照射することによって、ケージドクロロフィル分子が活性化され、自己集積が始まる。従来の自己集積化では高濃度のクロロフィル溶液に貧溶媒を加えることで、色素集積体を調製していた。この手法を用いて形成される色素集積体は、速度論的にトラップされる準安定状態の粒子状の集積体である。しかし、今回の新たな手法を用いた自己集積化は、従来の自己集積化とは異なり、速度論的にトラップされる準安定状態の集積体形成を避け、熱力学的に安定な集積体(チューブ状)を優先的に形成させることが可能である。これはまさに、天然のクロロゾームがクロロフィルを徐々に生合成・集積させている様と同様であり、クロロゾーム型自己集積体の形成過程をモデル化した初めての例である。本研究成果はJ. Am.Chem. Soc.にて報告した。
2年次には、新たに合成したケージドクロロフィルを用いることで、クロロゾーム型色素集積体の長さを制御することに成功した。つまり、天然のクロロゾームが形成される過程を光照射を用いることによって模倣した。また、光照射時間と光強度によって超分子の生成をコントロールできることは材料科学としての利用価値も高く、本研究成果はACS Appl. Nano Mater.にて報告した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Photoactivated Supramolecular Assembly Using “Caged Chlorophylls” for the Generation of Nanotubular Self-Aggregates Having Controllable Lengths2020

    • Author(s)
      Matsubara Shogo、Tamiaki Hitoshi
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 3 Issue: 2 Pages: 1841-1847

    • DOI

      10.1021/acsanm.9b02510

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bioinspired supramolecular nanosheets of zinc chlorophyll assemblies2019

    • Author(s)
      Shoji Sunao、Ogawa Tetsuya、Matsubara Shogo、Tamiaki Hitoshi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 14006-14006

    • DOI

      10.1038/s41598-019-50026-1

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Phototriggered dynamic and biomimetic growth of chlorosomal self-aggregates2019

    • Author(s)
      S. Matsubara, H. Tamiaki
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 141 Issue: 3 Pages: 1207-1211

    • DOI

      10.1021/jacs.8b13056

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and self-aggregation of p-expanded chlorophyll derivatives to construct light-harvesting antenna models2018

    • Author(s)
      S. Matsubara, H. Tamiaki
    • Journal Title

      J. Org. Chem.

      Volume: 83 Issue: 8 Pages: 4355-4364

    • DOI

      10.1021/acs.joc.7b03212

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Artificial Growth Model in Light-Harvesting Antenna "Chlorosome2019

    • Author(s)
      Shogo Matsubara, Hitoshi Tamiaki
    • Organizer
      SNCPP19
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Biomimicry of Chlorophyll Assemblies in Unique Light-Harvesting Antenna “Chlorosome” by Photo-triggered Self-assembly2019

    • Author(s)
      Shogo Matsubara, Hitoshi Tamiaki
    • Organizer
      ISMSC2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ”ケージドクロロフィル”を用いた色素集積型光捕集アンテナのモデル化2019

    • Author(s)
      松原 翔吾, 民秋 均
    • Organizer
      2019年光化学討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 光捕集アンテナ“クロロゾーム”における色素集積の多段階的成長モデル2019

    • Author(s)
      松原 翔吾, 民秋 均
    • Organizer
      第68回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Stepwise growth model of light-harvesting antenna“chlorosome” by photoinduced self-assembly2019

    • Author(s)
      Shogo Matsubara, Hitoshi Tamiaki
    • Organizer
      ISF-3/ICARP2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photoinduced supramolecualr polymerization of synthetic chlorophyll derivatives to construct chlorosomal models2018

    • Author(s)
      Shogo Matsubara, Hitoshi Tamiaki
    • Organizer
      ISMSC2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光誘発性超分子重合による色素集積型光捕集アンテナモデルの構築2018

    • Author(s)
      松原翔吾、民秋均
    • Organizer
      第67回高分子討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Biomimetic self-aggregation of synthetic (bacterio)chlorophylls for photosynthetic light-harvesting antennas2018

    • Author(s)
      Sunao Shoji, Shogo Matsubara, Hitoshi Tamiaki
    • Organizer
      APC2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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