新規クロロフィルを用いた生体人工光合成
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of novel light energy conversion system through elucidation of the molecular mechanism of photosynthesis and its artificial design in terms of time and space |
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| Project/Area Number |
20H05114
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
鞆 達也 東京理科大学, 教養教育研究院神楽坂キャンパス教養部, 教授 (60300886)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | 光合成 / クロロフィル / 低エネルギー / 光化学系 / エネルギー移動 / エネルギー創成 / 人工光合成 / 光合成色素 |
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| Outline of Research at the Start |
最近、Chl fを結合した光化学系Iの立体構造を高分解能で明らかにし、Chl fをタンパク質内に巧に配置することにより、効率的なエネルギー移動機構を実現していることを明らかにした。これは、可視光より低いエネルギーも集光性として機能しうることを意味しており、光合成光エネルギー変換において利用できる光が拡がることを意味している。この構造解析を同様に光化学系IIでも行う。光化学系IIは水を分解する高い酸化力をもつことから、この構造解析による光エネルギー変換機構の解明は本学術領域の目的とも合致している。また、新規炭素材料と光化学系とを組合わせた光エネルギー変換素子の基盤技術の創生行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
クロロフィルは光合成光エネルギー変換の鍵となる分子である。既知の酸素発生型光合成生物はクロロフィルaを骨格分子として用いていた。我々はクロロフィルaより低エネルギー側に吸収帯をもつクロロフィルを結合した光化学系タンパク質を扱うことにより、既知の光合成が利用してこなかった光を用いてのエネルギー変換の機構解明およびエネルギー創生の課題に取り組んだ。新規クロロフィルであるクロロフィルｆを結合した光化学系IIの単離精製を進め、クロロフィルの結合状態について議論することができた。また、同光化学系I標品では通常のシアノバクテリアで得られる３量体に加えて単量体の単離精製に成功した。３量体と単量体では吸収および蛍光スペクトルが明らかに異なっており、この異なったクロロフィル帯が会合状体によって結合しやすい場所としにくい場所があることが明かとなった。種々の生化学的方法の検討や測定方法の検討を行い、このクロロフィルの存在場所を推定できている。この特徴的なクロロフィルの存在場所と機能の理解により、これまで見過ごされてきた低エネルギー光の利用が可能になる。また、これらの複合体をグラフェンシートに結合させ、光励起により水から電子を供給し還元側でプロトンを還元し水素を発生させる系の作成を試みた。水から光化学系IIを経由して光化学系Iの還元側までの直線的な電子伝達系の作成には成功したが、還元側での化学触媒を用いた水素発生は微量で再現性が確認できなかった。光化学系間にバランス良く光を分配するファインチューニングの検討が必要と考えられる。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
