光合成細菌の膜外アンテナ部のモデル合成とそのエネルギー移動に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05808052
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 民秋 均 立命館大学, 理工学部, 助教授 (00192641)
• Keywords: エネルギー移動 / クロロゾーム / クロリン亜鉛錯体 / 光合成細菌 / 光集光アンテナ / バクテリオクロロフィル

Research Abstract

緑色光合成細菌の膜外アンテナ部=クロロゾーム中では、バクテリアクロロフィル-cが自己集合することによってアンテナ色素部を形成し、そのまわりをリン脂質の一分子膜が取り囲んでいる。このモデル系構築にあたって1)スピルリナより抽出したクロロフィル-aを原料として、種々の化学変換を行なうことによって合成された、亜鉛を中心金属とするヒドロキシルメチル基を有するクロリン錯体をアンテナ色素分子に、2)卵レシチンをリン脂質として用いた。このようなモデル化合物を水中に分散させることによって人工クロロゾームを構築させ、ゲルクロマトグラフィーによって精製した。可視吸収スペクトルを測定すると、亜鉛クロリン錯体の単量体のスペクトルよりも、各吸収帯が赤色移動して幅広になっており、モデル色素分子がリン脂質内で会合体を形成していることが判明した。この現象は低極性有機溶媒中でのモデル化合物の挙動と同じであり、本人工クロロゾームが生体系のクロロゾームの良いモデルとなることを示している。
人工クロロゾーム形成において、自己会合体における超分子一個当たりのレシチンの分子数は、会合度が大きいほど大きいことがわかった。すなわち、各々の構成物質の濃度を変化させることにより、様々な自己会合体が形成されることがわかった。また、低極性有機溶媒中でのモデル自己会合体と比して、一桁以上も蛍光発光量がも大きく、エネルギー移動媒体として優れていることが判明した。
さらに、モデル分子のヒドロキシルメチル基をエチル基に変化させると、レシチン中でも会合体を形成しないが、アセチル基に変化させると会合体を形成することがわかった。また、バクテリオフェオフィチン-aは、中心金属をもたないにもかかわらずレシチン中で会合体を形成し、近赤外に吸収(Qyバンド=850nm)を有することがわかった。

Research Products

• [Publications] H.Tamiaki: "Diastereoselective Control of Aggregation of 3^1-Epimeric Zinc Methyl Bacteriopheophorbides-d in apolar solvents" Chem.Lett.401-402 (1994)
• [Publications] P.Hildebrandt: "Resonance Raman Spectroscopic Study of Metallochlorin Aggregates.Implications of the Supramolecular Structure of the Chlorosomal Bacteriochlorophyll-c Antennae of Green Bacteria" J.Phys.Chem.98(印刷中). (1994)
• [Publications] H.Tamiaki: "Dimerization of Synthetic Zine Amino-chlorins in Non-Polar Organic Solvents" Photosynth.Res.38(印刷中). (1994)