2023 Fiscal Year Annual Research Report
Novel Energy Transfer Pathways and Their Ultrafast Dynamics of Biohybrid Light-harvesting Complexes
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21H01985
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
出羽 毅久 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70335082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 政晴 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20571219)
長澤 裕 立命館大学, 生命科学部, 教授 (50294161)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | バイオハイブリッド光収穫系 / 光収穫系複合体 / 超高速エネルギー移動 / 変異体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
紅色光合成細菌の光収穫系複合体2（LH2）が吸収する波長領域を拡張するために、蛍光色素（Alexa647, ATTO647N）を外部光捕集色素をして結合し、蛍光色素からLH2のバクテリオクロロフィルBChla(B800, B850)への超高速エネルフィー移動のダイナミクスを調べた。色素結合位置を制御するために、LH2αペプチド中にシステインを導入した次の変異体を６種類作成した。(1)B800に近接させたもの(K5C), (2)LH2リング内部からB850に接近させたもの(A1C, T5C), (3) B850の上方（LH2αのC末端領域）に配置させたもの（T8C, D12C, Q15C）を作成した。(1)について、蛍光色素からB800へのエネルギー移動が1.9 psで起こっていることがわかった。(2)について、130 fs-2.6 psでの非常に速い速度領域でのエネルギー移動が見られ、T5CでA1Cよりも速いエネルギー移動速度であった。一般化フェルスター理論による計算結果から、T5CでB850-BChlaとの高い電子カップリングが認められ、理論計算が実験結果を裏付けるものとなった。(3)において、T8CとD12Cは同様の分光学的特性とエネルギー移動速度を示したが、Q15CではB850吸収帯の著しいブルーシフトと淡色効果を示した。これはB850-BChlaとLH2α鎖中のアミノ酸側鎖間との水素結合の切断によるものと考えられた。またこのB850のスペクトルシフトによると考えられるエネルギー移動速度の増加も認められた。
得られた結果から、天然の光収穫系複合体LH2のreengineeringにより、外部光捕集色素位置を変化させることで、新たなエネルギー移動ダイナミクスをともなう超高速エネルギー移動系の構築ができることを示した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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