Preparation of light-collecting antenna vesicles using phase separation of lipid membrane for the realization of artificial photosynthesis

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K06937
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biofunction/Bioprocess
• Research Institution: Nara National College of Technology
• Principal Investigator: Nakamura Hidemi 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (70198232)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 啓太 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 講師 (10710783)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: プロセス・化学工学 / マイクロ・バイオプロセス / 人工光合成 / 脂質膜

Outline of Final Research Achievements

In the thylakoid membrane in the chloroplast where photosynthesis takes place, the photoexcitation causes energy transfer to the reaction center by aggregation of pigment molecules on membrane. In this study, by utilizing phase separation on model thylakoid membranes formed using lipid membranes of phospholipids or nonionic surfactants, the electron accumulation of chlorophyll a was efficiently performed by controlling the lipid membrane with "nanodomain size", and the artificial light collecting antenna vesicle was prepared. The optimal phase composition and shape of self-assemblies that enhance electron accumulation were clarified, and the possibility of artificial photosynthesis using chlorophyll a was investigated.

Free Research Field

環境化学工学，分離工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人工光合成をエネルギー生産体として活用するためのモデルチコライド膜の膜特性の基礎的な知見・電子伝達メカニズムの解明を目標として，モデルチラコイド膜の「ナノドメインサイズ」の相分離を応用して，相界面にクロロフィルaを蓄積させることで，より効率的な電子伝達を達成するチラコイド膜を設計した。クロロフィルaのような色素分子を膜界面で自己組織化させることにより，高効率な光捕集アンテナを設計することが可能になれば，他の脂質への応用，さらには有用な光エネルギー変換体のシステム構築への道が開かれることになると思われる。