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光合成細菌の生合成反応を利用した天然型光捕集超分子の機能化

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 25107525
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 InstitutionKinki University

Principal Investigator

佐賀 佳央  近畿大学, 理工学部, 准教授 (60411576)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords光合成 / 緑色光合成細菌 / クロロゾーム / バクテリオクロロフィル / 生合成
Outline of Annual Research Achievements

高効率で太陽光エネルギー捕集・伝達を行う天然型の光合成光捕集超分子の良さを生かしながら人工光合成に展開するためには、精密な色素集積超分子構造を保持しつつ、光機能性や安定性の制御や新たな機能性付与を行う方法論が重要である。そこで本研究では、緑色光合成細菌の膜外集光アンテナ超分子・クロロゾームを研究対象とし、構成分子の生合成過程を利用してクロロゾーム改変を行う方法論の開発を目的とした研究を推進した。あわせて、クロロゾーム膜面のエネルギー受容部位へ合成分子を再構成することによる機能化法の開発も推進した。
平成26年度においては、クロロゾーム内部で光機能性部位を形成する集光バクテリオクロロフィル分子の生合成過程の最終反応を利用して、それらの長鎖エステル鎖を改変した。その結果として、緑色硫黄光合成細菌Chlorobaculum tepidumの細胞内でバクテリオクロロフィルcの17位エステル鎖末端にハロゲン原子や不飽和結合を導入することに成功した。このようなエステル鎖を有するバクテリオクロロフィルcは細胞内でクロロゾームの光機能性部位に取り込まれることが示された。また、クロロゾームのバクテリオクロロフィル自己会合体で捕集した光エネルギーをクロロゾーム膜面で受容するベースプレート色素タンパク質の部分を合成機能分子で置き換え天然型の光捕集超分子を合成系と融合させることを目的として、両親媒性の機能分子を合成しベースプレート除去クロロゾームへの再構成を行った。
これらの研究成果は、査読付論文4報、学会発表8件で報告した。

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。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Facile Transformation of the Five-Membered Exocyclic E-Ring of 132-Demethoxycarbonyl Chlorophyll Derivatives by Molecular Oxygen with Titanium Oxide in the Dark2015

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

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      Volume: 19 Issue: 04 Pages: 631-637

    • DOI

      10.1142/s1088424615500054

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Production of Bacteriopurpurin-18 Phytyl Ester from Bacteriopheophytin a by Contact with Titanium Oxides in the Presence of Molecular Oxygen2015

    • Author(s)
      Y. Saga, A. Ishitani, N. Takahashi, K. Kawamura
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      Volume: 25 Issue: 3 Pages: 639-641

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2014.12.002

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Biosynthesis of bacteriochlorophyll c derivatives possessing chlorine and bromine atoms at the terminus of esterifying chains in the green sulfur bacterium Chlorobaculum tepidum2014

    • Author(s)
      Yoshitaka Saga, Keisuke Hayashi, Tadashi Mizoguchi and Hitoshi Tamiaki
    • Journal Title

      J. Biosci. Bioeng.

      Volume: 118(1) Issue: 1 Pages: 82-87

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2013.12.023

    • NAID

      110009838774

    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of the Central Metal on Stretching Vibrational Bands of the Periphral Carbonyl Moieties in Formylated Chlorophyll Derivatives Studied by Fourier-Transform Infrared Spectroscopy2014

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

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      Volume: 18 Issue: 06 Pages: 506-512

    • DOI

      10.1142/s1088424614500242

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and Self-Assembly of Amphiphilic Zinc Chlorophyll Derivatives Possessing a Crown Ether at the 17-Propionate Residue2013

    • Author(s)
      N. Takahashi, H. Tamiaki, Y. Saga
    • Journal Title

      Tetrahedron

      Volume: 69 Issue: 18 Pages: 3638-3645

    • DOI

      10.1016/j.tet.2013.03.015

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 緑色硫黄光合成細菌のバクテリオクロロフィルaシンターゼの酵素活性:基質と反応条件の影響2015

    • Author(s)
      佐賀佳央、廣田圭耶、原田二朗、民秋均
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学(船橋)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Biosynthesis of Unnatural Bacteriochlorophylls c Possessing an Unsaturated Bond at the Terminus of the Esterifying Chain in a Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobaculum2014

    • Author(s)
      佐賀佳央、林圭介、民秋均
    • Organizer
      2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • Place of Presentation
      淡路国際会議場(淡路)
    • Year and Date
      2014-11-24 – 2014-11-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 緑色硫黄光合成細菌の膜外アンテナ超分子への両親媒性バクテリオクロロフィルa誘導体の複合化と励起エネルギー移動の観測2014

    • Author(s)
      高橋直哉、宮武智弘、民秋均、佐賀佳央
    • Organizer
      2014年光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 長鎖エステル鎖末端に反応性官能基を有する非天然型バクテリオクロロフィルcを含む光合成アンテナ超分子・クロロゾームの単離精製と物性解析2014

    • Author(s)
      佐賀佳央、林圭介、民秋均
    • Organizer
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山)
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 緑色光合成細菌の光捕集アンテナ超分子への非天然型合成分子の導入と光化学特性解析2014

    • Author(s)
      佐賀佳央、水口奈生、高橋直哉、林圭介、山田翔大、宮武智弘、民秋均
    • Organizer
      第26回配位化合物の光化学討論会
    • Place of Presentation
      首都大学東京(八王子)
    • Year and Date
      2014-08-06 – 2014-08-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthesis of Amphiphilic Bacteriochlorophyll a Derivatives as Artificial Energy Acceptors in Chlorosomal Lipid Layers of Green Photosynthetic Bacteria2014

    • Author(s)
      高橋直哉、宮武智弘、民秋均、佐賀佳央
    • Organizer
      20th International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy
    • Place of Presentation
      ベルリン(ドイツ)
    • Year and Date
      2014-07-27 – 2014-08-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Transformation of the Five-Membered E-Ring of Bacteriopheophytin a by Contact with Titanium Oxide Surfaces in the Presence of Molecular Oxygen toward Facile Synthesis of Near Infrared Light Responsive Pigments2014

    • Author(s)
      佐賀佳央、石谷篤史、高橋直哉、川村権史
    • Organizer
      25th IUPAC Symposium on Photochemistry
    • Place of Presentation
      ボルドー(フランス)
    • Year and Date
      2014-07-13 – 2014-07-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Fourier-Transform Infrared Spectroscopic Studies of Formylated Metallochlorins and Free-Base Chlorins2014

    • Author(s)
      佐賀佳央, 定岡香菜
    • Organizer
      10th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
    • Place of Presentation
      立命館大学(草津)
    • Year and Date
      2014-05-30 – 2014-06-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 色素生合成によるバクテリオクロロフィルcのエステル部位への不飽和結合を末端に有する炭化水素鎖の導入2014

    • Author(s)
      佐賀 佳央、林 圭介、民秋 均
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 膜面で人工エネルギー受容体として機能する両親媒性バクテリオクロロフィルa誘導体の合成2014

    • Author(s)
      高橋 直哉、宮武 智弘、民秋 均、佐賀 佳央
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 光合成細菌の色素生合成を利用した光捕集バクテリオクロロフィルのエステル鎖改変2013

    • Author(s)
      佐賀 佳央、林 圭介、廣田 圭耶、川村 権史、溝口 正、民秋 均
    • Organizer
      第7回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 緑色硫黄光合成細菌のバクテリオクロロフィル合成酵素の活性測定2013

    • Author(s)
      佐賀 佳央、廣田 圭耶、原田 二朗、民秋 均
    • Organizer
      第7回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 紅色光合成細菌の光捕集タンパク質LH2への長鎖エステル鎖を改変したバクテリオクロロフィルa誘導体の再構成2013

    • Author(s)
      佐賀 佳央、川村 権史
    • Organizer
      第7回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] In vivo Substitution at the Terminus of the Esterifying Chain of Bacteriochlorophyll c in the Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobaculum tepidum2013

    • Author(s)
      Y. Saga, K. Hayashi, T. Mizoguchi, H. Tamiaki
    • Organizer
      Light-Harvesting Satellite Meeting of the 16th International Congress on Photosynthesis Research
    • Place of Presentation
      St. Louis (USA)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Alteration of Light-Harvesting Complexes in Green Photosynthetic Bacteria by Biosynthetic Reactions2013

    • Author(s)
      Y. Saga
    • Organizer
      9th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
    • Place of Presentation
      立命館大学(草津)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Biosynthesis of Unnatural Bacteriochlorophyll c Esterified with Linear Alcohols Possessing Halogen in the Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobaculum tepidum2013

    • Author(s)
      Y. Saga, K. Hayashi, T. Mizoguchi, H. Tamiaki
    • Organizer
      9th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
    • Place of Presentation
      立命館大学(草津)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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