2021 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：光合成細菌である緑色硫黄細菌や糸状酸素非発生型光栄養生物やクロラシドバクテリウムには、膜外ペリフェラルアンテナ部であるクロロゾームを有しているが、その中心部では、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が形成されている。しかし、その結晶構造解析ができないために、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、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や顕微鏡測定情報から超分子構造の解明を行った。特に、20位に電子吸引基を導入した系では、より安定な自己集積体を形成できることが判明し、超分子構造解明にとって有利になることが明らかになった。さらに、31位や132位への置換基の導入にも成功し、サイズや吸収波長を制御しやすいJ型自己会合体の創製にも成功した。
2)光合成細菌の反応中心とアンテナの複合体の調製：光化学系２型の反応中心を有する紅色や緑色非硫黄光合成細菌を培養し、その反応中心を単離・精製した。このような天然反応中心と天然ならびに人工アンテナ系との複合体を巨大リポソームに再構成し、その可視化をおこないつつ、励起エネルギー移動の検出を顕微分光法で行うことに成功した。
3)人工光合成系の創製：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構築した。そのような系にエネルギー受容体を連結することで、励起エネルギーを外部に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した。この際に、各コンポーネントの最低励起エネルギー準位を調整することで、可視から近赤外領域の光を効率的に利用できるように検討を行った。特に、固体電極系で光電変換制御を行うことに成功したことは特筆される。
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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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