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黄色植物光捕捉顆粒の分子構築とカロテノイド-クロロフィル間エネルギー移転機構

研究課題

研究課題/領域番号 03455014
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 広領域
研究機関京都大学

研究代表者

加藤 哲也  京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30025308)

研究分担者 田中 歩  京都大学, 大学院・理学研究科, 講師 (10197402)
三室 守  岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (40142004)
辻 英夫  京都大学, 理学部, 教授 (20025323)
研究期間 (年度) 1991 – 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
6,100千円 (直接経費: 6,100千円)
1993年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1992年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1991年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
キーワードフコキサンチン・クロロフィル蛋白 / 励起エネルギー移動 / 光捕捉複合体 / エネルギー移転 / 黄色植物 / 褐藻 / カロティド / フコキサンチン / カロテノイド / 光捕捉 / 光合成 / 励起エネルギー / フコキサンチン・クロロフィル複合体 / 光捕捉蛋白 / エネルギー転移 / エネルギ-転移
研究概要

褐藻の光捕捉色素蛋白,fucoxanthin-Chl/c蛋白(FCP),は極めて不安定で、光合成系の研究に適用されている分離法でこの蛋白を分離しようとすると、この蛋白に結合するfucoxanthinを変性させ、色素間のエネルギー転移を損傷させてしまう。我々はこの蛋白を光合成系から分離する条件を検討し、この蛋白が相互に会合した形で光合成の反応中心と複合体をつくり、この複合体が緑色植物のLHCPのようにチラコイド膜に埋まって光合成に寄与していること、この複合体はシュガ-エステル処理によってエネルギー転移活性を保持したまま単量体に解離できることを明らかにした。FCP単量体は分子量20,226(Ectocarpusの場合)の蛋白lとChl a 4,fucoxanthin 4,Chl c 1分子から成りfucoxanthin→Chl a,Chl c→Chl aの両過程で95%以上のエネルギー転移を示した。Chl aへのエネルギー転移活性をもつfucoxanthinは遊離のfucoxanthinより長波長に吸収をもつが、この吸収型はイミノ態Nをふくむ有機溶媒中の吸収型に近く、光捕捉系のfucoxanthinは極性の高い場にあることが推定される。この長波長型のFCPは40℃程度の温度処理で短波長へ青色移行し、fucoxanthin→Chl aのエネルギー転移は失われ、長波長型のFCPに見られた強いCDスペクトルは消失し、色素分子の配列の規則性が失われたことを示す。しかし、この青色移行をおこした後でもfucoxanthinの共鳴ラマンスペクトルには変化がなく、fucoxanthinの分子内構造の変化は起こっていないことがわかる。光捕捉に活性のある状態ではfucoxanthinとChl aが強い相互作用をもつ共軛対をつくり、この相互作用がfucoxanthinの吸収型を長波長に移行させていると説明される。

報告書

(4件)
  • 1993 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1992 実績報告書
  • 1991 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (52件)

  • [文献書誌] T.Katoh: "Fluorescence of allenic carolenoid,fucoxanthin, its implication to energy transfer in photosynthelic pigment system." Photosynthesis Res.27. 221-226 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Mimuro: "Fluorescence properties ofallenic carotenoid,fucoxanthin.Analysis of the effect of keto carbonyl group by using a model compound,all-trans-β-apo-8′carotenal." J.Luminescence. 51. 1-10 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Nagae: "Calculation of the excitation transfer matrix elements between the state of carotenoid and the S2 or S1 state of bacteriochlorophyll." J.Chem Phys.98. 8012-8023 (1993)

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    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Mimuro: "Direct measurement of the low-lying singlet excited (2′Ag) state of a linear carotenoid,neurosporene,in solution." Chemical Physice Letters. 204. 101-105 (1993)

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    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Mimuro: "The effect of molecular structure on the relaxation processes of carotenoids containing a carbonyl group." Chemical Physice Letters. 213. 576-580 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ogata: "A novel peridnin-chorophyll a protein (PCP) from the marine dinoflagellate,Alexandrimm cohorticula : a high pigment content and plural spectral forms of peridinin and chlorophylla." FEBS Letters. 356. 367-371 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M,Mimuro: "Molecular structure and optical properties of carotenoids for the in vivo 271-energy transfer function in the algal photosynthetic pigment system." Biochim. Biophys. Acta. 1098. 274- (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M,Mimuro: "Quantitative analysis of the solvent effect on the relaxation processes of carotenoids showing dual emissive characteristics." Chemical Physics Letters. 191. 219-224 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tanaka,Y: "Stabilization of apoproteins of light-harvesting chlorophyll a/b-protein complexes by fccding 5-aminolevulinic ncid under intermittent illumination." Plant Physiol. Biochem. 30. 123-128 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mimuro,M: "Mnalysis of the excitation energy transfer processes from carotenoids to chlorophyll a in algal photosynthesis pigment systems." Photochem. Photobiol. 55. 125- (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katoh,T: "Xanthosomes : suptamolecular assemblics of xanthophyll-chlorophyll a/c protein complexcs." Methods in Enzymology Carotenoids Part B,Academic Press. 214. 402-412 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tanaka,Y: "Preferential accumulation of apoproteins of the light harvesting chlorophyll a/b protein complex in greening barley leaves treated with 5-aminolevulinic acid." Planta. 192. 92-97 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katoh,T: "Fucoxanthin- chlorophyll a/c protein in brown algae: their molecular assembly and energy transfer." Frontiers of Photobiology Excerpta Medica(Netherlands). 21-24 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Katoh: "Frontiers of Photobiology" Excerpta Medica(Netherlands),

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 加藤哲也: "海洋生物のカロテノイド代謝と生物活性" 日本水産学会,

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katoh, T., Nagashima, U., & Minoru, M.: "Fluorescence properiteis of the allenic carotenoid fucoxanthin : Implication for energy transfer in photosynthetic pigment systems" Photosynthesis Research. 27. 221-226 (1991)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mimuro, M., Nagashima, U., Takaichi, S., Nishimura, I., Yamazaki, I.& Katoh, T.: "Molecular structure and optical properties of carotenoids for the in vivo 271-energy transfer function in the algal photosynthetic pigment system." Biochim.Biophys.Acta. 1098. 274 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mimuro, M., Nishimura, I., Yamazaki, I., Katoh, T.& Nagashima, U.: "Fluorescence properties of the allenic carotenoid fucoxanthin. Analysis of the effect of keto carbonyl group by using a model compound, all-trans-b-apo-8' carotenal." J.Luminescence. 51. 1-10 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mimuro, M., Nagashima, U., Nagaoka, S., Takaichi, S., Yamazaki, I., Nishimura, I.& Katoh, T.: "Quantitative analysis of the solvent effect on the relaxation processes of carotenoids showing dual emissive characteristics." Chemical Physics Letters. 191. 219-224 (1992)

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    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tanaka, Y., Tanaka, A.& Tsuji, H.: "abilization of apoproteins of light -harvesting chlorophyll a/b-protein complexes by feeding 5-aminolevulinic and under intermittent illumination." Plant Physiol. Biochem. 30. 123-128 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mimuro, M., & Katoh, T.: "Analysis of the excitation energy transfer processes from carotenoids to chlorophyll a in algal photosynthesis pigment systems." Photochem. Photobiol. 55. 125 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mimuro, M., Nagashima, U., Nagaoka, S., Takaichi, S., Yamazaki, I., Nishimura, I.& Katoh, T.: "Direct measurement of the low-lying singlet excited (2'Ag) state of a linear carotenoid, neurosporene, in solution." Chemical Physics Letters. 204. 101-105 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nagae, H., Kakitani, T., Katoh, T,& Mimuro, M.: "Calculation of the excitation transfer matrix elements between the state of carotenoid and the S2 or S1 state of bacteriochlorophyll." J.Chem Phys.98. 8012-8023 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mimuro, M., Nishimura, Y., Takaichi, S., Yamano, Y., Ito, M., Nagaoka, S., Yamazaki, I., Katoh, T.Nagashima, U: "The effect of molecular structure on the relaxation processes of rotenoids containing a carbonyl group." Chem.Phys.Letters. 213. 576-580 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ogata, T., Kodama, M., Nomura, S., Kobayashi., Nozawa, T., Katoh, T & Mimuro, M.: "A novel peridinin-chlorophyll a protein (PCP) from the marine dinoflagellate, Alexandrium cohorticula : a high pigment content and plural spectral forms of peridinin and chlorophyll a." FEBS Letters. 356. 367-371 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tanaka, A.Tanaka, Y.and Tsuji, H.: "Preferential accumulation of apoproteins of the ligh harvesting chlorophyll a/b protein complex in greening barley leaves treated with 5-aminolevulinic acid." Planta. 192. 92-97 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katoh, T: "Fucoxanthin-chlorophyll a/c protein in brown algae : their molecular assembly and energy transfer." Frontiers of Photobiology Excerpta Medica (Netherlands). 21-24 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katoh, T., Tanaka, A.& Mimuro, M.: "Xanthosomes : supramolecular assemblies of xanthophyll-chlorophyll a/c protein complexes." Methods in Enzymology Vol.214 Carotenoids Part B,Academic Press. 402-412

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Katoh: Frontiers of Photoboology. Excerpta Medica (Netherlands),

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Katoh: Biological activities of carotenoids physiological function in algae.ed.Japanese Society of ary Science, 87-96 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Mimuro: "Quantitative analysis of the solvent effect on the relaxation processes of carotenoids showing dual emissive characteristics." Chemical Physics Letter. 191. 219-224 (1992)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimuro: "Direct measurement of the low-lying singlet excited(2^1Ag)state of a linear carotenoid,neurosporene,in solution." Chemical Physics Letter. 204. 101-105 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] H.Nagae: "Calculation of the excitation transfer matrix elements between the state of carotenoid and the S_2 or S_1 state of bacteriochlorophyll." J.Chemical Physics.98. 8012-8023 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimuro: "The effect of molecular structure on the relaxation processes of carotenoids containing a carbonyl group." Chemical Physics Letters. 213. 576-580 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] A.Tanaka: "Preferential accumulation of apoproteins of the light harvesting chlorophyll a/b-protein complex in greening barley leaves treated with 5-aminolevulinic acid" Planta. 192. 92-97 (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ito: "Conversion of chlorophyll b to chlorophyll a by isolated cucumber etioplasts" Archives of Biochem.Biophys. 306. 148-151 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] T.Katoh: "Research in Photosynthesis." Kluwer Academic Publishers,Dordrecht.The Netherlands, 4 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] T.Katoh: "Frontiers of Photobiology." Excerpta Medica.Amsterdam,The Netherlands, 4 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Katoh,T.: "Spectral form of fucoxanthin involved in energy transfer to chlorophyll α in the light-harvesting proteins of brown algae" Proceeding of 9th International Congress on Photosynthesis,Nagoya,Aug 1992(in press),to be published from Kluwer Academic Publishers,The Netherlands(1993).

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Katoh,T.: "Fucoxanthin-chlorophyll a/c protein in brown algae:their molecular assembly and energy transfer" Proceeding of 11th International Congress on Photobiology,Kyoto,Sept.1992(in press),to be published from Elsevier Publishers,Amsterdam (1993).

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Nagae,H.: "Theoretical study on the interaction between carotenoid and bacteriochlorophyll. Calculations of the excitation transfer matrix elements between the S_2 or S_1 state of neurosporene and the S_2 or S_1 state of bateriochlorophyll α" J.Chem.Physics(in press).

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Mimuro,M.: "Molecular structure and optical properties of carotenoids for the in vivo energy transfer function in the algal photosynthetic pigment system." Biochim.Biophys.Acta.1098. 271-274 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] "Quantiative analysis of the solvent effect on the relaxation processes of carotenoids showing dual emissive characteristics." Chemical Physics Letter. 191. 219-224 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 哲也: "褐藻の光捕捉装置"

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Katoh,T.: "Methods in Enzymology,Vol.214,Carotenoids(ed.L.Packer)" Academic Press(New York),

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimuro: "Carotenoids in photosynthesis:absorption,transfer and dissipation of light energy" Pure&Appl.Chem.63. 123-130 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] T.Katoh: "Fluorescence of allenic carotenoid,fucoxathin,its implication to energy transfer in photosynthetic pigment system" Photosynthesis Res.27. 221-226 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimuro: "Fluorescence properties of the allenic carotenoid fucoxanthin:Analysis of the effect of keto carbonyl group by using a model compound,allーtransーapoー8'ーcarotenal" J.Luminescence.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimuro: "Molecular structure and optical properties of carotenoids for the in vivo energy transfer function in the algal photosynthetic pigment system" Biochim.Biophys.Acta. 1098. 271-274 (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimuro: "A special molecular structure in carotenoids is necessary for the in vivo energy transfer function in algal photosynthetic pigment system" Biochim.Biophys.Acta.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 哲也: "褐藻の光合成光捕捉装置" Plant Science Tomorrow.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] T.katoh: "Methods Enzymology,Vol.110,Carotenoids." Academic Press,New York,

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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