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色素集積型光合成アンテナの形成機構の解明と光機能デバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18J21058
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生体関連化学
研究機関立命館大学

研究代表者

松原 翔吾  立命館大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードクロロフィル / ケージドクロロフィル / 超分子 / 光解離性保護基 / 光捕集アンテナ / クロロゾーム / 超分子重合
研究実績の概要

クロロゾーム形成の解明を目標とし、クロロゾーム型色素集積体の形成過程のモデル化を研究の目的としている。光解離性保護基をクロロフィルに導入した「ケージドクロロフィル」を用いて、光誘発性超分子重合することによって、クロロゾーム型色素集積体が成長していく過程のモデル化(可視化)に成功した。
1年次は、超分子形成に重要なクロロフィルの水酸基に光解離性保護基を導入しエーテルとして保護することによって、一時的に自己集積能を持たない(不活性化した)ケードクロロフィルを合成した。ケージドクロロフィルのモノマー溶液中に光を照射することによって、ケージドクロロフィル分子が活性化され、自己集積が始まる。従来の自己集積化では高濃度のクロロフィル溶液に貧溶媒を加えることで、色素集積体を調製していた。この手法を用いて形成される色素集積体は、速度論的にトラップされる準安定状態の粒子状の集積体である。しかし、今回の新たな手法を用いた自己集積化は、従来の自己集積化とは異なり、速度論的にトラップされる準安定状態の集積体形成を避け、熱力学的に安定な集積体(チューブ状)を優先的に形成させることが可能である。これはまさに、天然のクロロゾームがクロロフィルを徐々に生合成・集積させている様と同様であり、クロロゾーム型自己集積体の形成過程をモデル化した初めての例である。本研究成果はJ. Am.Chem. Soc.にて報告した。
2年次には、新たに合成したケージドクロロフィルを用いることで、クロロゾーム型色素集積体の長さを制御することに成功した。つまり、天然のクロロゾームが形成される過程を光照射を用いることによって模倣した。また、光照射時間と光強度によって超分子の生成をコントロールできることは材料科学としての利用価値も高く、本研究成果はACS Appl. Nano Mater.にて報告した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Photoactivated Supramolecular Assembly Using “Caged Chlorophylls” for the Generation of Nanotubular Self-Aggregates Having Controllable Lengths2020

    • 著者名/発表者名
      Matsubara Shogo、Tamiaki Hitoshi
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 3 号: 2 ページ: 1841-1847

    • DOI

      10.1021/acsanm.9b02510

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bioinspired supramolecular nanosheets of zinc chlorophyll assemblies2019

    • 著者名/発表者名
      Shoji Sunao、Ogawa Tetsuya、Matsubara Shogo、Tamiaki Hitoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 14006-14006

    • DOI

      10.1038/s41598-019-50026-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phototriggered dynamic and biomimetic growth of chlorosomal self-aggregates2019

    • 著者名/発表者名
      S. Matsubara, H. Tamiaki
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 141 号: 3 ページ: 1207-1211

    • DOI

      10.1021/jacs.8b13056

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and self-aggregation of p-expanded chlorophyll derivatives to construct light-harvesting antenna models2018

    • 著者名/発表者名
      S. Matsubara, H. Tamiaki
    • 雑誌名

      J. Org. Chem.

      巻: 83 号: 8 ページ: 4355-4364

    • DOI

      10.1021/acs.joc.7b03212

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Artificial Growth Model in Light-Harvesting Antenna "Chlorosome2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Matsubara, Hitoshi Tamiaki
    • 学会等名
      SNCPP19
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Biomimicry of Chlorophyll Assemblies in Unique Light-Harvesting Antenna “Chlorosome” by Photo-triggered Self-assembly2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Matsubara, Hitoshi Tamiaki
    • 学会等名
      ISMSC2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ”ケージドクロロフィル”を用いた色素集積型光捕集アンテナのモデル化2019

    • 著者名/発表者名
      松原 翔吾, 民秋 均
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光捕集アンテナ“クロロゾーム”における色素集積の多段階的成長モデル2019

    • 著者名/発表者名
      松原 翔吾, 民秋 均
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Stepwise growth model of light-harvesting antenna“chlorosome” by photoinduced self-assembly2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Matsubara, Hitoshi Tamiaki
    • 学会等名
      ISF-3/ICARP2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoinduced supramolecualr polymerization of synthetic chlorophyll derivatives to construct chlorosomal models2018

    • 著者名/発表者名
      Shogo Matsubara, Hitoshi Tamiaki
    • 学会等名
      ISMSC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光誘発性超分子重合による色素集積型光捕集アンテナモデルの構築2018

    • 著者名/発表者名
      松原翔吾、民秋均
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Biomimetic self-aggregation of synthetic (bacterio)chlorophylls for photosynthetic light-harvesting antennas2018

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shoji, Shogo Matsubara, Hitoshi Tamiaki
    • 学会等名
      APC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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