2017 Fiscal Year Research-status Report
新規クロロフィルを用いた光化学系エネルギー変換機構の解明
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17K07453
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
鞆 達也 東京理科大学, 理学部第一部教養学科, 教授 (60300886)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光合成 / 光化学系 / クロロフィル / 水分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新規クロロフィルの吸収位置・局在部位を知ることが、その反応素過程の理解につながる。そのためには、細胞からクロロフィル(Chl)を結合した光化学系標品の単離・精製が必要となる。遠赤色光下の培養にて新規クロロフィルであるChl fを約10%蓄積するシアノバクテリアから、光化学系I, II標品の単離精製に成功した。この単離精製標品のポリペプチド解析から遠赤色光下で発現される遺伝子が構成タンパク質として存在することを確認した。また、光化学系I,IIの初期電子供与体はChl aであることを明らかにした。このことは、Chl fからChl aへの上り坂のエネルギー移動が存在することになる。これを明らかにするため,
Chl fを励起して、Chl aに励起エネルギーが室温において移動することを確認した。Chl dを主要色素とするシアノバクテリアにおいて最少の電荷分離能をもつ光化学系II反応中心においてChl aが電荷分離に寄与していることを明らかにした。このシアノバクテリアは98%がChl dで残りはChl aなのだが、Chl aがこの電荷分離経路のどこに存在するかの解明を進めている。
光化学系標品を利用した人工光合成反応の創生は持続可能なエネルギー供給につながり、化石燃料の枯渇が予想される現代において可及的課題である。新規クロロフィルを用いて、この反応を行えれば可視光に加えて近赤外光もエネルギー変換に使用できることになる。まずは基盤的技術獲得のためにChl a系を用いてカーボンナノチューブ等の基板に光化学系標品を結合させ、光照射により電子移動を行う素子の作成に成功した。また、水分解触媒の安定化についても報告した。また、持続的な光化学系II反応の安定化のために重要な光化学系II表在性他パク質の機能・局在位置についても報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新規クロロフィルを含むシアノバクテリアより精製度の高い光化学系I,II標品の単離精製に成功している。この標品をもちいて励起エネルギー移動の解析を行っており、距離と波長の重なりを工夫することにより室温において効率的な反応が生じる可能性を見いだしている。また、反応に関与するChl aの局在部位を明らかにする研究も精製度の高い標品を用いることにより可能としている。
新規クロロフィルを用いたエネルギー創生のために系全体の安定化や光変換素子の作成を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
単離精製標品を用いた時間分解分光法や振動分光法等の物理化学的測定を進めて、原子・電子レベルの解析を進める。また、光変換によるエネルギー創生についても、本標品を用いて進めて行く。本研究は生物の多様性を用いた研究で有り、光合成生物と光環境応答を明らかにすることにより、生物による環境の多様性の維持をも明らかにしていきたい。
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| Causes of Carryover |
当該年度にタンパク質精製用の陰イオン交換カラム購入の計画を立てていたが，些細な分離条件を検討していたため実験が遅れ購入が間に合わなかった。現在、条件検討は終えているので次年度に購入予定である。
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Research Products
(28 results)
