モデル研究による光合成アンテナ部の構造と機能の解明

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09480144
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 民秋 均 立命館大学, 理工学部, 助教授 (00192641)
• Keywords: 光合成細菌 / バクテリオクロロフィル / 自己会合 / 超分子 / 不斉合成 / 立体制御

Research Abstract

光合成細菌の膜外アンテナ部=クロロゾーム中では、BChl-C分子が自己会合することによってアンテナ色素部を形成し、そのまわりを糖脂質一分子膜が取り囲んでおり、比較的疎水的な環境にあるといえる。そこで、BChl-cを模した会合体モデル色素分子を新規に合成し、このモデル分子の低極性有機溶媒中もしくは水中でのその自己会合体の調製し、その物性を検討した。
1. 20位にフルオロ及びトリフルオロメチル基を選択的に導入した亜鉛クロリン錯体を合成し、その会合挙動を検討したところ、置換基の立体的な効果が大きく影響することが判明した。また、^<19>F-NMRを用いることでその超分子構造に対する知見が得られた。
2. 7位にホルミル基を有する亜鉛クロリン錯体を、クロロフィル-aならびにbから調製した。この化合物の自己会合体は、BChl-cの自己会合体とは異なり、500nm付近に大きな吸収を持つが、超分子構造はほぼ同じであることが判明した。
3. 3位にl-ヒドロキシエチル基を有する亜鉛クロリン錯体を、アセチル基の不斉還元によって合成した。この化合物における立体選択性は、一般的な芳香族ケトンに見られる選択性とは逆であることが見い出された。この3^1-エピマーの自己会合体はにおいては、異なる超分子構造を与え、その混合物は、エピマーが混じりあって自己会合することが判明した(光学分割は起こらなかった)。
4. カドミウムクロリン錯体の自己会合体を調製し、その固体における超分子構造を、^<13>C/^<113>Cd-NMRや電子線散乱を含む様々な分光学的手法で検討し、亜鉛体の自己会合体とほぼ同じであることを見い出した。

Research Products

• [Publications] Y.Kureishi et al.: "Synthesis of Self-Aggregation of Zinc 20-Halogenochlorins as a Model for Bacteriochlorophylls-cld" J.Porphyrins Phthalocyanines. 2. 159-169 (1998)
• [Publications] T.Oba et al.: "Molecular requirement for chlorosomal chlorophylls. Self-organization of chlorophyll derivative that possesses a hydroxyl group at ring II" Photochem.Photobiol. 67. 295-303 (1998)
• [Publications] H.Tamiaki et al.: "Self-Aggregation of Synthetic Zinc Chlorins with a Chiral 1-Hydroxyethy1 Group as a Model for in vivo Epimeric Bacteriochlorophyll-c and d Aggregates" Tetrahedron. 54. 6699-6718 (1998)
• [Publications] H.Tamiaki et al.: "Asymmetric synthesis of methyl bacteriopheophorbide-d and analogues by stereoselective reduction of the 3-acetyl to the 3-(1-hydroxyethyl)group" Tetrahedron : Asymmetry. 9. 2101-2111 (1998)
• [Publications] H.Tamiaki et al.: "Synthetic Zinc Tetrapyrroles Complexing with Pyridine as a Single Axial Ligand" Bioorg.Med.Chem.6. 2171-2178 (1998)
• [Publications] H.Tamiaki et al.: "Facile synthesis of 13^1-oxo-porphyrins possessing 3-vinyl or 3-formyl group,protochlorophyll-ald derivatives by 17,18-dehydrogenation of chlorins" J.Porphyrins Phthalocyanines. 3. 45-52 (1999)
• [Publications] M.Amakawa et al.: "Self-aggregates of Synthetic Cadmium Chlorin in Solid Film as a Photosynthetic Antenna Model" Bioorg.Med.Chem.7(印刷中). (1999)
• [Publications] T.Miyatake et al.: "Artificial Light-harvesting Antennae : Singlet Excitation Energy Transfer from Zinc Chlorin Aggregate Bacteriochlorin in Homogeneous Hexane Solution" Photochem.Photobiol.69(印刷中). (1999)
• [Publications] H.Tamiaki et al.: "Self-aggreagates of synthetic zinc 20-substituted chlorins as models for chlorosomal photosynthetic antennae" Photosynthesis (Ed.by G.Garab). (印刷中). (1999)
• [Publications] T.Miyatate et al.: "Self-assembly of synthetic zinc chlorins in aqueous microheterogeneous media : structural and functional models for chlorosomes" Photosynthesis (Ed.by G.Garab). (印刷中). (1999)
• [Publications] H.Tamiaki et al.: "Self-aggreagates of synthetic bacteriochlorophyll-f derivatives" Photosynthesis(Ed.by G.Garab). (印刷中). (1999)