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紅色光合成細菌の光収穫タンパク質への異種色素の再構成によるアンテナ機能の制御

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of novel light energy conversion system through elucidation of the molecular mechanism of photosynthesis and its artificial design in terms of time and space
Project/Area Number 18H05182
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

佐賀 佳央  近畿大学, 理工学部, 教授 (60411576)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords光合成 / タンパク質 / クロロフィル / エネルギー移動
Outline of Annual Research Achievements

光合成の初期過程で重要な光収穫タンパク質のエネルギーフローに関する構造機能相関の解明には、構造解明されているタンパク質を積極的に改変し、光機能への影響を解析することが有用であると考えられる。そこで、紅色光合成細菌の光収穫タンパク質を主なターゲットとし、バクテリオクロロフィル(BChl)a色素の改変や新たな環状テトラピロール色素の導入を行い、それらの改変タンパク質の機能解析を推進した。
紅色光合成細菌のLH2タンパク質に関する研究では、原子レベルで立体構造が解明されているRhodoblastus acidophilusとPhaeospirillum molischianumの2種類の細菌に由来するLH2タンパク質について、B800 BChl aの結合部位へ側鎖やテトラピロール環骨格が異なった異種クロロフィル色素を再構成することに成功するとともに、再構成色素の分子構造がタンパク質との相互作用や励起エネルギー移動に与える影響を明らかにした。また、BChl bをLH2タンパク質に再構成することでB800 BChl aよりもQy吸収帯を長波長側にシフトさせ、エネルギーアクセプターであるB850 BChl aとのスペクトルの重なりを大きくし、その励起エネルギー移動を解析することにも成功した。あわせて、LH2タンパク質のB800 BChl a結合部位に存在する色素を、タンパク質に結合した状態のままで直接的に分子構造を改変することに成功した。あわせて、2種類の紅色光合成細菌に由来するLH1タンパク質の色素改変に関する研究も推進した。LH2タンパク質に関する研究成果に関しては、論文発表と学会発表を行った。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

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

    (45 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 2 results) Presentation (36 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Reconstitution of 3-Acetyl Chlorophyll a into Light-Harvesting Complex 2 from the Purple Photosynthetic Bacterium Phaeospirillum molischianum2020

    • Author(s)
      Saga Yoshitaka、Yamashita Madoka、Imanishi Michie、Kimura Yukihiro、Masaoka Yuto、Hidaka Tsubasa、Nagasawa Yutaka
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 5 Issue: 12 Pages: 6817-6825

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c00152

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structural effects on epimerization of bacteriochlorophyll a and chlorophyll a revealed using 3-acetyl chlorophyll a2020

    • Author(s)
      Saga Yoshitaka、Nakagawa Shiori
    • Journal Title

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      Volume: 24 Issue: 04 Pages: 499-504

    • DOI

      10.1142/s1088424620500054

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 光合成タンパク質の色素結合空間を利用した光機能制御2020

    • Author(s)
      佐賀 佳央
    • Journal Title

      化学工業

      Volume: 71 Pages: 148-154

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  • [Journal Article] In situ Conversion of Chlorophyll b Reconstituted into Photosynthetic Protein LH22019

    • Author(s)
      Saga Yoshitaka、Yamashita Madoka、Nakagawa Shiori
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 48 Issue: 10 Pages: 1270-1273

    • DOI

      10.1246/cl.190545

    • NAID

      130007724091

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  • [Journal Article] A dual role for Ca2+ in expanding the spectral diversity and stability of LH1-RC photocomplexes of purple phototrophic bacteria2019

    • Author(s)
      Imanishi, M., Takenouchi, M., Takaichi, S., Nakagawa, S., Saga, Y., Takenaka, S., Madigan, M.T., vermann, J., Wang-Otomo, Z.-Y., and Kimura Y.
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 58 Issue: 25 Pages: 2844-2852

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.9b00351

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  • [Journal Article] Selective oxidation of B800 bacteriochlorophyll a in photosynthetic light-harvesting protein LH22019

    • Author(s)
      Saga Yoshitaka、Kawano Kiyoshiro、Otsuka Yuji、Imanishi Michie、Kimura Yukihiro、Matsui Sayaka、Asakawa Hitoshi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 3636-3636

    • DOI

      10.1038/s41598-019-40082-y

    • NAID

      120006599151

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  • [Journal Article] Reconstitution of Chlorophyll d into the Bacterial Photosynthetic Light-harvesting Protein LH22018

    • Author(s)
      Saga Yoshitaka、Yamashita Madoka、Imanishi Michie、Kimura Yukihiro
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 47 Issue: 8 Pages: 1071-1074

    • DOI

      10.1246/cl.180483

    • NAID

      130007430950

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  • [Journal Article] Characterization of 3-Acetyl Chlorophyll a and 3-Acetyl Protochlorophyll a Accommodated in the B800 Binding Sites in Photosynthetic Light-Harvesting Complex 2 in the Puple Photosynthetic Bacterium Rhodoblastus acidophilus2018

    • Author(s)
      Saga Yoshitaka、Miyagi Kanji
    • Journal Title

      Phptpchemistry and Photobiology

      Volume: 印刷中 Issue: 4 Pages: 698-704

    • DOI

      10.1111/php.12919

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  • [Journal Article] Selective Removal of B800 Bacteriochlorophyll a from Light-Harvesting Complex 2 of the Purple Photosynthetic Bacterium Phaeospirillum molischianum2018

    • Author(s)
      Saga Yoshitaka、Hirota Keiya、Matsui Sayaka、Asakawa Hitoshi、Ishikita Hiroshi、Saito Keisuke
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 57 Issue: 21 Pages: 3075-3083

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.8b00259

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  • [Presentation] 紅色光合成細菌の光捕集タンパク質LH2へのクロロフィルbの再構成とタンパク質内での側鎖構造変換2020

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      山下眞花、中川支央里、佐賀佳央
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  • [Presentation] バクテリオクロロフィルbを有する紅色光合成細菌の光捕集-反応中心複合体に対するバッファーpHの影響2020

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      中川支央里、佐賀佳央
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      日本化学会第100春季年会
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  • [Presentation] B800再構成LH2バイオハイブリッドの励起エネルギー移動メカニズム2020

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  • [Presentation] LH2タンパク質のB800部位に再構成したクロロフィル誘導体のスペクトル特性変化に対するテトラピロール環構造の影響2019

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      佐賀佳央、山下眞花、宮城貫志
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌由来光捕集反応中心1複合体のスペクトル多様性と安定性におけるカルシウムイオンの役割2019

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      今西三千絵、竹之内瑞貴、高市真一、中川支央里、佐賀佳央、竹中慎治、Madidan T. Michael、Overmann Jorg 、大友征宇、木村行宏
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      第57回日本生物物理学会年会
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌のLH2タンパク質への再構成によって誘起されるクロロフィル色素のQy吸収帯の変化2019

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      山下眞花、佐賀佳央
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  • [Presentation] バクテリオクロロフィルbを導入したLH2のエネルギー移動2019

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      政岡宥人、日高翼、山下眞花、佐賀佳央、長澤裕
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌のLH2タンパク質へのバクテリオクロロフィルbの再構成2019

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      山下眞花、政岡宥人、日高翼、長澤裕、佐賀佳央
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  • [Presentation] 合成したホルミル基還元クロロフィルb誘導体によるクロロフィルb再構成LH2タンパク質の還元反応の解析2019

    • Author(s)
      中川支央里、山下眞花、佐賀佳央
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      第13回バイオ関連化学シンポジウム
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌Rhodoblastus acidophilusのLH2タンパク質に結合するB800バクテリオクロロフィルaの酸化分子数の制御2019

    • Author(s)
      大塚悠史、佐賀佳央
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      第13回バイオ関連化学シンポジウム
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌のLH2タンパク質に結合している色素分子の直接的構造変換2019

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      佐賀佳央、山下眞花、大塚悠史、中川支央里
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      第13回バイオ関連化学シンポジウム
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌の光捕集タンパク質LH2への金属置換クロロフィル誘導体の再構成2019

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      佐賀佳央、山下眞花
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  • [Presentation] LH2タンパク質に再構成した異種クロロフィル色素の光機能と化学反応性2019

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      山下眞花、大塚悠史、政岡宥人、日高翼、長澤裕、佐賀佳央
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌Rhodoblastus acidophilusのLH2タンパク質のバクテリオクロロフィルaの酸化におけるB800とB850の反応性2019

    • Author(s)
      大塚悠史、佐賀佳央
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      第27回光合成セミナー
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌由来光捕集1反応中心複合体のスペクトル多様性と構造安定性におけるカルシウムイオンの役割2019

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      今西三千絵、竹之内瑞貴、高市真一、中川支央里、 佐賀佳央、竹中慎治、Madidan T. Michael、Overmann Jorg 、大友征宇、木村行宏
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      第27回光合成セミナー
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌Rhodoblastus acidophilusのLH2タンパク質の酸化剤処理によるバクテリオクロロフィルaの酸化挙動の解析2019

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      大塚悠史、佐賀佳央
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌の光捕集タンパク質LH2の色素結合ポケットに導入した環状テトラピロール色素の分光特性2019

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      佐賀佳央、山下眞花、大塚悠史、宮城貫志
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      第17回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
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  • [Presentation] In situ Conversion of Cyclic Tetrapyrrole Pigments in LH2 Proteins from Purple Photosynthetic Bacteria2019

    • Author(s)
      Yoshitaka Saga
    • Organizer
      International Conference on Artificial Photoysnthesis 2019
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Oxidation of B800 Bacteriochlorophyll a in LH2 Proteins from Purple Photosynthetic Bacteria Rhodoblastus acidophilus and Phaeospirillum molischianum2019

    • Author(s)
      Y. Otsuka, Y. Masaoka, T. Hidaka, Y. Nagasawa, D. Funakoshi, H. Tamiaki, Y. Saga
    • Organizer
      International Conference on Artificial Photoysnthesis 2019
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  • [Presentation] Excitation Energy Transfer Mechanism of Chlorophyll Reconstituted LH2 Biohybrid2019

    • Author(s)
      Y. Masaoka, T. Hidaka, M. Yamashita, Y. Saga, Y. Nagasawa
    • Organizer
      International Conference on Artificial Photoysnthesis 2019
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  • [Presentation] Reconstitution of Bacteriochlorophyll b into LH2 Protein from the Purple Photosynthetic Bacterium Rhodoblastus acidophilus2019

    • Author(s)
      M. Yamashita, Y. Masaoka, T. Hidaka, Y. Nagasawa, Y. Saga
    • Organizer
      ISF-3 Young
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  • [Presentation] Pigment Analysis of LH2 Protein Reconstituted with Chlorophyll b by In Situ Reduction Using Synthetic Chlorophyll Derivatives2019

    • Author(s)
      S. Nakagawa, M. Yamashita, Y. Saga
    • Organizer
      ISF-3 Young
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reconstitution of Chlorophyll Pigments into the B800 Binding Site in LH2 Proteins from Purple Photosynthetic Bacteria2019

    • Author(s)
      Y. Saga, M. Yamashita, K. Miyagi
    • Organizer
      14th International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors of Photosynthetic Organisms
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  • [Presentation] Comparison of Epimerization Kinetics among Bacteriochlorophyll a, Chlorophyll a, and 3-Acetyl Chlorophyll a2019

    • Author(s)
      S. Nakagawa, Y. Saga
    • Organizer
      15th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
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  • [Presentation] Oxidation of B800 BacteriochlorophyII a in LH2 Protein from the Purple Photosynthetic Bacterium Rhodoblastus acidophilus by 2,3-Dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone2019

    • Author(s)
      Y. Otsuka, Y. Saga
    • Organizer
      15th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparison of Reconstitution Behaviors of Bacteriochlorophyll a and 3-Acetyl Chlorophyll a into Tow Structure-determined LH2 Proteins from Purple Photosynthetic Bacteria Rhodoblastus acidophilus and Phaeospirillum molischianum2019

    • Author(s)
      M. Yamashita, Y. Saga
    • Organizer
      15th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌Phaeospiriluum molischianumのLH2タンパク質のB800部位への3-アセチルクロロフィルaの再構成2019

    • Author(s)
      山下眞花、佐賀佳央
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌のLH2タンパク質に結合するB800バクテリオクロロフィルaの選択的酸化2019

    • Author(s)
      佐賀佳央、大塚悠史、川野聖志朗、山下眞花
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌の光捕集タンパク質の色素改変2019

    • Author(s)
      佐賀佳央
    • Organizer
      第4回光合成細菌ワークショップ
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    • Invited
  • [Presentation] 立体構造が解明されている2種類の紅色光合成細菌の光捕集タンパク質LH2からの色素脱離の速度論的解析2018

    • Author(s)
      山下眞花、佐賀佳央
    • Organizer
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌のLH2タンパク質のB800部位へ導入したクロロフィル色素の分光特性2018

    • Author(s)
      山下眞花、佐賀佳央
    • Organizer
      2018年光化学討論会
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  • [Presentation] LH2タンパク質のB800バクテリオクロロフィルaのクロリン環色素への置換2018

    • Author(s)
      山下眞花、大塚悠史、川野聖志朗、今西三千絵、木村行宏、佐賀佳央
    • Organizer
      第26回光合成セミナー
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  • [Presentation] Preparation of Isomers of Bacteriochlorophyll a Derivatives for Investigation of Their Structural Effects on Reconstitution into LH2 Protein from the Purple Photosynthetic Bacterium Rhodoblastus acidophilus2018

    • Author(s)
      Y. Saga, S. Nakagawa, K. Miyagi
    • Organizer
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  • [Presentation] Spectral Changes of LH2 Protein from the Purple Photosynthetic Bacterium Rhodoblastus acidophilus by Treatment with an Oxidant2018

    • Author(s)
      Y. Saga, Y. Otsuka, K. Kawano, M. Yamashita
    • Organizer
      14th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
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  • [Presentation] Reconstitution of Chlorophyll Derivatives into the LH2 Protein from the Purple Photosynthetic Bacterium Rhodoblastus acidophilus2018

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      M. Yamashita, Y. Saga
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      14th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
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  • [Presentation] 紅色光合成細菌の光捕集タンパク質LH2へのクロロフィル類の再構成2018

    • Author(s)
      山下眞花、佐賀佳央
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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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