2018 Fiscal Year Annual Research Report

Functional analysis of photosynthetic proteins by photoelectrochemistry-quartz crystal microbalance simultaneous measurement

Research Project

Project/Area Number	15K21077
Research Institution	Nagoya Institute of Technology
Principal Investigator	近藤政晴名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20571219)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords	水晶発振子マイクロバランス法 / 同時計測 / 生体関連高分子 / 光合成色素－タンパク質
Outline of Annual Research Achievements	生物が行なう光合成反応では、光エネルギーを利用して電子を移動させる(光誘起電流を発生させる)反応中心タンパク質(RC)が、電子受容体・供与体のタンパク質と協同的にはたらくことで、高効率の光誘起電子移動を実現している。本研究では、RCもしくはコアアンテナタンパク質(LH1)とRCの複合体(LH1-RC)を水晶発振子上へ分子配向を制御し、活性を保ったまま固定化し、電気化学計測による光誘起電流とLH1-RCへ電子を供給する分子(電子供与体)や電子を受け取る分子(電子受容体)のLH1-RCへの吸着・脱着による重量変化を水晶発振子マイクロバランス法(QCM)の同時計測により基板上に固定化されたRC、LH1-RCの機能・物性の評価を行なう。この評価で得られた知見から、生体高分子を用いた光水素生産デバイスの構築を目指す。平成30年度では、平成28-29年度と同様にアミノ基を末端にもつ自己組織化単分子膜で修飾した導電性基板表面にLH1-RCを固定化し、電子供与体にシトクロムc、電子受容体に水溶性のユビキノンを共存させることで光電流値の増大が確認された。また、QCM装置に用いる金センサーチップを用いた実験を進めた。しかしながら、固定化されるLH1-RCのタンパク質が非常に少なく光電流値が小さく、電気化学計測器へのノイズに応答が埋もれてしまっているため、同時計測系での評価が行なえていなかった。QCM装置の金センサーチップ上にLH1-RCを固定化する際に多層化して光電流値を大きくする試みを行ったが、QCM装置の信号には反映されにくく、単一分子層での高い電流応答を示す光反応系の構築が必要であることが明らかになった。