2019 Fiscal Year Annual Research Report
水分解反応を形成する高電位形成の解明とエネルギー創生
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of novel light energy conversion system through elucidation of the molecular mechanism of photosynthesis and its artificial design in terms of time and space |
|---|
| Project/Area Number |
18H05177
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Science |
|---|
Principal Investigator |
鞆 達也 東京理科大学, 理学部第一部教養学科, 教授 (60300886)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | クロロフィル / エネルギー移動 / シアノバクテリア / 光化学系 / 電子伝達 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
酸素発生型光合成は光エネルギーを動力源として、水を分解し還元力を生成する。光エネルギーによって初期電子供与体であるクロロフィルから電荷分離を生じ、飛びだした電子の生体内での最終受容体はNADP＋である。この時、プロトンを受容体にすれば再生可能エネルギーとして注目されている分子上水素が得られる。水を分解するためには、初期電子供与体が水より高電位を形成すること、そのために光エネルギーの効率的な濃縮が必要なこと、電荷分離後の電子移動に関しての知見を積み上げることが必要となる。我々は光励起によって分離した電子の伝達に酸化グラフェンが人工的な電子伝達成分として利用できることを本研究により見出した。グラフェンはシリコンよりも高い伝導性をもつことから、この系の応用が期待される。また、既知のクロロフィルaよりも吸収極大を低エネルギー側にもつ新規クロロフィルであるクロロフィルdやクロロフィルfが存在している。これらのクロロフィルは可視域に吸収極大をもつクロロフィルよりも低いエネルギーを使えることから、光合成に用いることが可能な光エネルギーの幅が広がることになり、よりエネルギー変換の効率が上がることが期待される。そのためには、光化学系タンパク質の構造を知る必要があるが、我々はクロロフィルfを結合した光化学系Iの構造を高分解能で明らかにし、それぞれのクロロフィルの位置を決定した。これは光エネルギーの濃縮機構解明に重要な知見を与えたことになり、高電位形成を行う初期電子供与体への光エネルギー移動の経路を知ることにつながる。また、シアノバクテリアの生物種の検討により高効率で水素発生を行う生物種の選抜を行った。これらを組み合わせることにより、より波長幅の広い光エネルギー、高電位形成の初期電子供与体から電荷分離し、その電子から水素を発生させることにつながっていくと期待できる。
|
| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
-
[Journal Article] Structural basis for the adaptation and function of chlorophyll f in photosystem I2020
Author(s)
Koji Kato, Toshiyuki Shinoda, Ryo Nagao, Seiji Akimoto, Takehiro Suzuki, Naoshi Dohmae, Min Chen, Suleyman I. Allakhverdiev, Jian-Ren Shen, Fusamichi Akita, Naoyuki Miyazaki, Tatsuya Tomo
-
Journal Title
Nature Communications
Volume: 45
Pages: 2627-2639
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
