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緑色光合成細菌の光捕集アンテナ超分子のエネルギー受容膜面の機能化

Publicly Offered Research

Project AreaChemical conversion of solar energy by artificial photosynthesis: a breakthrough by fusion of related fields toward realization of practical processes
Project/Area Number 15H00887
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

佐賀 佳央  近畿大学, 理工学部, 准教授 (60411576)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords光合成 / 光捕集アンテナ / 緑色光合成細菌 / クロロフィル / クロロゾーム / 酸化グラフェン
Outline of Annual Research Achievements

太陽光エネルギーを高効率で捕集・伝達する天然型光合成の光捕集アンテナ超分子複合体を利活用することは、人工光合成の高機能化を考えるうえでの新たなコンセプトを提供しうると考えられる。しかし、天然型光合成アンテナ超分子を人工光合成系へ展開するためには、光合成超分子の人為的改変、および機能性合成分子やナノ物質との複合化に関する方法論の開発が重要である。そこで、緑色硫黄光合成細菌で効率よい光捕集を行っている膜外アンテナ超分子複合体であるクロロゾームを研究対象とし、合成分子や機能性物質との複合化に関する研究を推進するとともに、クロロゾームの光機能性部位を保持しつつ人為的に改変するための研究を推進した。
クロロゾームでは、脂質膜で囲まれた内部に存在する多数の光捕集バクテリオクロロフィルc/d/e色素の自己会合体で光捕集を行い、脂質膜面に存在する、ベースプレートと呼ばれる色素ペプチド複合体にそのエネルギーを移動させる。本研究では、このベースプレート部位を両親媒性バクテリオクロロフィルa色素で置換し、内部の色素自己会合体で吸収した光エネルギーを少数の合成色素分子に集約することに成功した。あわせて、この合成色素分子の親水性鎖の長さを変化させることで、クロロゾーム膜面での状態を制御できる可能性を示唆する結果を得た。また、クロロゾーム膜面への機能性物質の接合による機能化として、酸化グラフェンとの複合化に関する研究を実施し、クロロゾームをバッファー中で酸化グラフェンと混合するだけで、短時間で簡便に効率よく複合化することを明らかにした。酸化グラフェンと複合化したクロロゾームの形状や分光特性は基本的に変化しないことを示した。また、クロロゾーム改変に関する研究として、内部の色素のエステル鎖や表面脂質の脂肪酸を緑色硫黄光合成細菌の生合成を利用して置換することに成功した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Biosynthesis of Unnatural Glycolipids Possessing Diyne Moiety in the Acyl Chain in the Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobaculum tepidum Grown by Supplementation of 10,12-Heptadecadiynic Acid2017

    • Author(s)
      佐賀佳央、吉田望見、山田翔大、溝口正、民秋均
    • Journal Title

      Biochemistry and Biophysics Reports

      Volume: 9 Pages: 42-46

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2016.11.007

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Introduction of Perfluoroalkyl Chain into the Esterifying Moiety of Bacteriochlorophyll c in the Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobaculum tepidum by Pigment Biosynthesis2016

    • Author(s)
      佐賀佳央、山下隼人、廣田圭耶
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry

      Volume: 24 Issue: 18 Pages: 4165-4170

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2016.07.004

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Determination of the Molar Extinction Coefficients of the B800 and B850 Absorption Bands in Light-harvesting Complexes 2 Derived from Three Purple Photosynthetic Bacteria <i>Rhodoblastus acidophilus</i>, <i>Rhodobacter sphaeroides</i>, and <i>Phaeospirillum molischianum</i> by Extraction of Bacteriochlorophyll <i>a</i>2016

    • Author(s)
      佐賀佳央、廣田圭耶
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 32 Issue: 7 Pages: 801-804

    • DOI

      10.2116/analsci.32.801

    • NAID

      130005163080

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 光合成システムで機能する色素2016

    • Author(s)
      佐賀佳央
    • Journal Title

      色材協会誌

      Volume: 89 Pages: 425-429

    • NAID

      130005464604

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Determination of the Molar Extinction Coefficinets of the B800 and B850 Absorption Bands in Light-Harvesting Complexes 2 Derived from Three Purple Photosynthetic Bacteria Rhodoblastus acidophilus, Rhodobacter sphaeroides, and Phaeospirillum moliscianum by Extraction of Bacteriochlorophyll a2016

    • Author(s)
      Y. Saga, K. Hirota
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 32

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 緑色硫黄光合成細菌の色素生合成反応による光捕集バクテリオクロロフィルcへの非天然型エステル鎖導入:外部添加基質としてのイソプレノイド2リン酸の影響2017

    • Author(s)
      佐賀佳央、山下隼人、林圭介
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学(横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 緑色硫黄光合成細菌の光捕集アンテナ超分子複合体・クロロゾームの酸化グラフェンへの吸着挙動の解析2017

    • Author(s)
      佐賀佳央、小林巧、久留島崇史
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学(横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Adsorption and Characterization of Major Light-Harvesting Complexes Chlorosomes of the Green Sulfur Photosynthetic Bacteria on Graphene Oxides2017

    • Author(s)
      佐賀佳央、小林巧、久留島崇史
    • Organizer
      2017 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • Place of Presentation
      立命館大学(京都市)
    • Year and Date
      2017-03-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of the Diphosphate Moiety in the Exogenous Isoprenoid Substrates on in vivo Attachment to Bacteriochlorophyllide c in the Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobaculum tepidum2017

    • Author(s)
      山下隼人、廣田圭耶、佐賀佳央
    • Organizer
      2017 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • Place of Presentation
      立命館大学(京都市)
    • Year and Date
      2017-03-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 緑色硫黄光合成細菌に対するパーフルオロアルカノールの添加培養が光捕集バクテリオクロロフィル組成とクロロゾームへ与える影響2016

    • Author(s)
      佐賀佳央、山下隼人、松井良太、廣田圭耶
    • Organizer
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Biosynthesis of Unnatural Bacteriochlorophyll c Esterified with Perfluoroalkanol in the Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobaculum tepidum2016

    • Author(s)
      佐賀佳央、山下隼人、松井良太、廣田圭耶
    • Organizer
      The 17th International Congress on Photosynthesis Research
    • Place of Presentation
      マーストリヒトコングレスセンター(オランダ)
    • Year and Date
      2016-08-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光合成細菌におけるバクテリオクロロフィルのエステル鎖の多様性と選択性2016

    • Author(s)
      佐賀佳央、林圭介、廣田圭耶、川村権史
    • Organizer
      第24回光合成セミナー
    • Place of Presentation
      龍谷大学(京都市)
    • Year and Date
      2016-07-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Hybridization of Natural Light-harvesting Complexes from Green Photosynthetic Bacteria with Synthetic Functional Molecules2016

    • Author(s)
      佐賀佳央
    • Organizer
      2nd UK-Japan Solar Driven Fuel Synthesis Workshop: Materials, Understanding and Reactor Design
    • Place of Presentation
      駐日英国大使館(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-06-23
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Analysis of Bacteriochlorophylls c Composition in the Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobaculum tepidum by Supplementation of Perfluorodecanols2016

    • Author(s)
      佐賀佳央、山下隼人、松井良太、廣田圭耶
    • Organizer
      12th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
    • Place of Presentation
      立命館大学(草津市)
    • Year and Date
      2016-06-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 緑色硫黄光合成細菌におけるパーフルオロアルキル鎖をエステル鎖として有する非天然型バクテリオクロロフィルcの生合成2016

    • Author(s)
      佐賀佳央、山下隼人、松井良太、廣田圭耶
    • Organizer
      第7回日本光合成学会年会
    • Place of Presentation
      東京理科大学(東京都葛飾区)
    • Year and Date
      2016-05-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 紅色光合成細菌の光捕集タンパク質LH2へのパラジウムイオンの吸着と物性解析2016

    • Author(s)
      佐賀佳央、宮城寛志
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 光合成タンパク質への再構成を指向した金属置換クロロフィル誘導体の合成2016

    • Author(s)
      佐賀佳央、甘利健太
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Reconstitution of Amphiphilic Zinc Bacteriochlorophyll a Derivatives to Major Antenna Complexes of Green Sulfur Photosynthetic Bacteria toward Hybridization of Natural Photosynthetic Light-Harvesting Systems with Artificial Energy Acceptors2015

    • Author(s)
      Y. Saga, N. Takahashi, T. Miyatake, H. Tamiaki
    • Organizer
      2015 International Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      ハワイコンベンションセンター(USA)
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] クロロフィル誘導体を用いた三元混合有機太陽電池の作製と評価2015

    • Author(s)
      鋸本和英、甘利健太、佐賀佳央、田中仙君
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 緑色硫黄光合成細菌の光捕集アンテナ超分子複合体・クロロゾームを構成する機能分子の細胞内改変2015

    • Author(s)
      佐賀佳央、林圭介、廣田圭耶、吉田望見、山田翔大、原田二朗、溝口正、民秋均
    • Organizer
      第9回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本県熊本市)
    • Year and Date
      2015-09-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of Metal Insertion into Methyl Pyropheophorbide a under Various Conditions for Application to Copper Ion Sensors2015

    • Author(s)
      Y. Saga, K. Amari
    • Organizer
      11th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • Year and Date
      2015-05-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Facile Preparation of Purpurin-18 and Bacteriopurpurin-18 Derivatives from Chlorophyllous Pigments Using Molecular Oxygen with Action of the Surface of Titanium Oxides in the Dark2015

    • Author(s)
      Y. Saga, A. Ishitani, N. Takahashi, K. Kawamura
    • Organizer
      11th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • Year and Date
      2015-05-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 緑色硫黄光合成細菌Chlorobaculum tepidumのバクテリオクロロフィルaシンターゼにおけるイソプレノイド基質依存性2015

    • Author(s)
      佐賀佳央、廣田圭耶、原田二朗、民秋均
    • Organizer
      第6回日本光合成学会年会
    • Place of Presentation
      岡山国際交流センター(岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2015-05-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2020-01-20  

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