2019 Fiscal Year Annual Research Report
光合成における光収穫アンテナの構造と励起エネルギー伝達・移動機構の解明
| 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 |
17H06436
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
民秋 均 立命館大学, 生命科学部, 教授 (00192641)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 生物物理 / 超分子化学 / ナノ材料 / 光物性 / バイオナノテクノロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1)緑色細菌由来のクロロゾームの超分子構造・機能解明：嫌気性緑色光合成細菌の膜外ペリフェラルアンテナ部であるクロロゾームは、構成クロロフィル分子の自己会合によって超分子構造体を形成しているが、結晶構造解析が出来ないために、現在でもその超分子構造は未解明なところが多い。そこで、分子生物学的手法による変異体の作成と構成クロロフィルの(半)合成モデル分子を利用した人工系を構築し、そこから得られる分光学的情報から超分子構造の解明を行った。また、クロロゾーム内の色素集積体は、徐々に生合成されたクロロフィル分子が集まっていくことによって形成されているが、今回、光照射によって集積性のクロロフィル分子を徐々に供給するシステムを世界に先駆け開発し(ケージドクロロフィル)、直接的にチューブ状構造の色素集積体を形成することに成功した。光照射することでクロロフィル分子が徐々に集積し、チューブ状の色素集積体を形成する過程は、まさにクロロゾーム内で色素集積体が成長していく過程をモデル化したものであり、クロロゾームの成長を模倣した初めての例であった。
2)光合成細菌の反応中心の単離・精製：いくつかのPS２型反応中心を有する紅色光合成細菌の野生型や変異体を培養し、その反応中心を単離・精製し、その物性を検討した。
3)人工光合成(アンテナ)系の創製：自己集積能を有するクロロフィル誘導体を新たに合成し、そのクロロゾーム型自己会合体を調製することで、光吸収・励起エネルギー伝達型巨大集積体を作り出すことができた。そのような系にエネルギー受容・変換系を連結することで、その励起エネルギーを電気エネルギーに変換したり、水素を発生させたりすることで、外部に収穫光エネルギーを取り出すことが可能な人工光合成(アンテナ)モデルも創製できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた「緑色細菌由来のクロロゾームの超分子構造・機能解明」ならびに「人工光合成アンテナ系の創製」に関する研究は、予定通り進行し、学会発表や論文公表が行えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究をさらに進めつつ、人工光合成アンテナ系に多様な電子移動系を連結することで、「人工光合成系の創製」も行っていく予定である。
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Research Products
(37 results)
