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シリカナノ細孔内の「天然―人工ハイブリッド光合成系」の構築

研究課題

研究課題/領域番号 23655196
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 無機工業材料
研究機関名古屋大学

研究代表者

伊藤 繁  名古屋大学, 遺伝子実験施設, 名誉教授 (40108634)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2011年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード光合成 / 人工光合成 / 光反応 / メゾスコピック / 酸素発生 / 水素発生 / シリカ / ナノマテリアル / 電子スピン共鳴法 / 光化学系 / 電子移動 / シリカメソ多孔体 / クロリフィル / タンパク質安定化 / 光エネルギー / ガラス / クロロフィル / 生体材料 / ナノ材料 / メゾスコピック系
研究成果の概要

生体タンパク質をシリカナノ細孔中に入れ、生体外で安定に機能させる方法を開発した。光合成の光反応を担う巨大タンパク質複合体(直径21ナノメートルの光化学系ⅠとⅡ反応中心複合体)を各々精製し、そのサイズに合わせてシリカを自己会合させて作った細孔中に導入した。シリカ構造体は粒子状、ガラス板状、アルミナ薄膜上の3種を用い、いずれでもタンパク導入に成功した。光化学系Ⅱ―シリカ複合体は光で水を分解して効率よく酸素をだした。光化学系Ⅰ―シリカ複合体はアルミナ薄膜内に、光照射により強い還元力を作り出した。さらに光で色を自由に変える光センサー蛋白入りの基板も作成した。これらの応用も検討した。

報告書

(5件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2015 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 17件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] A biliverdin-binding cyanobacteriochrome from the chlorophyll d–bearing cyanobacterium Acaryochloris marina2015

    • 著者名/発表者名
      Rei Narikawa, Takahiro Nakajima, Yuki Aono, Keiji Fushimi, Gen Enomoto, Shigeru Itoh, Moritoshi Sato, Masahiko Ikeuchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 ページ: 7950-7950

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dark-operative protochlorophyllide oxidoreductase generates substrate radicals by an iron-sulphur cluster in bacteriochlorophyll biosynthesis2014

    • 著者名/発表者名
      J. Nomata, T. Kondo, T. Mizoguchi, H. Tamiaki, S. Itoh, Y. Fujita
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 号: 1 ページ: 5455-5455

    • DOI

      10.1038/srep05455

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Light-Driven Hydrogen Production by Hydrogenases and a Ru- Complex inside a Nanoporous Glass Plate under Aerobic External Conditions2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoyasu Noji, Masaharu Kondo, Tetsuro Jin, Tetsuo Yazawa, Hisao Osuka, Yoshiki Higuchi, Mamoru Nango, Shigeru Itoh, Takehisa Dewa
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 5 号: 14 ページ: 2403-2407

    • DOI

      10.1021/jz5008164

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nicotinamide is a specific inhibitor of dark-operative protochlorophyllide oxidoreductase, a nitmgenase-like enzyme, from Rhodobacter capsulatus2013

    • 著者名/発表者名
      Nomata J., Kondo T., Itoh S., Fujita Y.
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 587 号: 18 ページ: 3142-3147

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2013.07.054

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alumina Plate Containing Photosystem I Reaction Center Complex Oriented inside Plate-Penetrating-Silica Nanopores2013

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Kamidaki, Toru Kondo, Tomoyasu Noji, Tetsuji Itoh, Akira Yamaguchi, Shigeru Itoh
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 117 号: 33 ページ: 9785-9792

    • DOI

      10.1021/jp406589u

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dissipation of Excess Excitation Energy by Drought-induced Nonphotochemical Quenching in Two Species of Drought-tolerant Moss: Desiccation-induced Acceleration of Photosystem II Fluorescence Decay2013

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Yamakawa, Shigeru Itoh
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 52 号: 26 ページ: 4451-4459

    • DOI

      10.1021/bi4001886

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Assembly of Zinc Chlorophyll Derivatives by Using Recombin ant Light-Harvesting Polypeptides with His-tag and Immobilization on a Gold Electrode2013

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Sakai, Ibmoyasu Noji, Masaharu Kondo, Toshihisa Mizuno, Takehisa Dewa, Tsuyoshi Ochiai, Hisanori Yamakawa, Shigeru Itoh, Hideki Hashimoto and Mamoru Nango
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 29(17) 号: 17 ページ: 5104-5109

    • DOI

      10.1021/la400059h

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two types of fucoxanthin-chlorophyll-binding proteins I tightly bound to the photosystem I core complex in marine centric diatoms2013

    • 著者名/発表者名
      Yohei Ikeda, Atsushi Yamagishi, Masayuki Komura, Takehiro Suzuki, Naoshi Dohmae, Yutaka Shibata, Shigeru Itoh, Hiroyuki Koike, Kazuhiko Satoh
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta

      巻: 1827 号: 4 ページ: 529-539

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2013.02.003

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Arabitol Provided by Lichenous Fungi Enhances Ability to Dissipate Excess Light Energy in a Symbiotic Green Alga under Desiccation2013

    • 著者名/発表者名
      Makiko Kosugi, Hirohisa Miyake, Hisanori Yamakawa, Yutaka Shibata, Atsuo Miyazawa, Takashi Sugimura, Kazuhiko Satoh, Shigeru Itoh, Yasuhiro Kashino
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 54 号: 8 ページ: 1316-1325

    • DOI

      10.1093/pcp/pct079

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two functional sites of phosphatidylglycerol for regulation of reaction of plastoquinone QB in photosystem II2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Itoh, Takashi Kozuki, Koji Nishida, Yoshimasa Fukushima, Hisanori Yamakawaa, Ildikó Domonkosb, Hajnalka Laczkó-Dobosb, Mihály Kisb, Bettina Ughyb, Zoltán Gombos
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta

      巻: 1817 号: 2 ページ: 287-297

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2011.10.002

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aquaporin AqpZ is involved in cell volume regulation and sensitivity to osmotic stress in Synechocystis sp. strain PCC 6803.2012

    • 著者名/発表者名
      Akai, M.
    • 雑誌名

      J Bacteriol

      巻: 194 号: 24 ページ: 6828-6836

    • DOI

      10.1128/jb.01665-12

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-cell confocal spectrometry of a filamentous cyanobacterium Nostoc at room and cryogenic temperature. Diversity and differentiation of pigment systems in 311 cells2012

    • 著者名/発表者名
      Kana Sugiura, Shigeru Itoh.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 53 号: 8 ページ: 1492-1506

    • DOI

      10.1093/pcp/pcs093

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three different mechanisms of energy dissipation of a desiccation-tolerant moss serve one common purpose: to protect reaction centers against photo-oxidation2012

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Yamakawa, Yoshimasa Fukkushima, Shigeru Itoh, Urich Heber
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 63 号: 10 ページ: 3765-3775

    • DOI

      10.1093/jxb/ers062

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光合成の進化2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤繁
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 22 ページ: 14-30

    • NAID

      40019325961

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A heterogeneous tag-attachment to the homodimeric type 1 photosynthetic reaction center core protein in the green sulfur bacterium Chlorobaculum tepidum2011

    • 著者名/発表者名
      C.Azai, H.Oh-oka
    • 雑誌名

      Biochim.Biophys.Acta

      巻: 1807 号: 7 ページ: 803-812

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2011.03.007

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoconversion Mechanism of a Green/Red Photosensory Cyanobacteriochrome AnPixJ: Time-Resolved Optical Spectroscopy and FTIR Analysis of the AnPixJ-GAF2 Domain2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Fukushima, Masayo Iwaki, Rei Narikawa, Masahiko Ikeuchi, Yusuke Tomita, Shigeru Itoh
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 50 号: 29 ページ: 6328-6339

    • DOI

      10.1021/bi101799w

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photosynthetic Oxygen Evolution in Mesoporous Silica Material: Adsorption of Photosystem II Reaction Center Complex into 23 nm Nanopores in SBA2011

    • 著者名/発表者名
      Tomoyasu Noji, Chihiro Kamidaki, Keisuke Kawakami, Jian-Ren Shen, Tsutomu Kajino, Yoshiaki Fukushima, Takeshi Sekitoh, Shigeru Itoh
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 27 号: 2 ページ: 705-713

    • DOI

      10.1021/la1032916

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 酸素非発生型光合成から酸素発生型光合成への進化2015

    • 著者名/発表者名
      塚谷祐介,野地智康, 溝口正,民秋均,伊藤繁,増田真二
    • 学会等名
      日本植物生理学会56回年会
    • 発表場所
      東京農大世田谷キャンパス
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] タイプ1光合成反応中心の保存されたアンテナクロロフィルの役割2015

    • 著者名/発表者名
      浅井智広, 近藤徹, 伊藤繁, 大岡宏造
    • 学会等名
      日本植物生理学会56回年会
    • 発表場所
      東京農大世田谷キャンパス
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] シアノバクテリアのアンテナ-光化学系I超分子複合体におけるフィコビリソームから光化学系I四量体へのエルギー移動2015

    • 著者名/発表者名
      野地智康、渡辺麻衣、池内昌彦、伊藤繁
    • 学会等名
      日本植物生理学会56回年会
    • 発表場所
      東京農大世田谷キャンパス
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 多孔性シリカ粒子に吸着したヘリオバクテリア反応中心コアタンパクの分光学的諸性質2014

    • 著者名/発表者名
      大岡宏造、野地智康、浅井智広、武藤梨沙、栗栖源嗣、伊藤繁
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] コケの光障害耐性:低温蛍光寿命が示す光エネルギー制御機構の違いが異なる光環境適応を生みだす.2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤繁、山川壽伯、U. Heber
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 緑色硫黄細菌のタイプI型RCはPS Iとは異なるエネルギー移動系をもつ2014

    • 著者名/発表者名
      浅井智広、近藤徹、伊藤繁、大岡宏造
    • 学会等名
      日本光合成学会
    • 発表場所
      近畿大学奈良
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] ヘリオバクテリアI型反応中心の キノン反応・部位はPSIと異なる2014

    • 著者名/発表者名
      近藤徹、浅井智弘、大岡浩造、伊藤繁
    • 学会等名
      日本光合成学会
    • 発表場所
      近畿大学奈良
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] シリカメソ多孔体内部への光合成膜タンパク質の安定化とその機能2012

    • 著者名/発表者名
      Tomoyasu Noji, Chihiro Kamidaki, Keisuke Kawakami, Jian-Ren Shen, Tsutomu Kajino, Yoshiaki Fukushima, Takeshi Sekitoh, and Shigeru Itoh
    • 学会等名
      有機太陽電池研究会
    • 発表場所
      京大、宇治キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脂質二重膜への再構成系におけるLHCII, PSI, PSIIのエネルギー移動と光化学活性2012

    • 著者名/発表者名
      野地 智康, 天野 瑞貴, 近藤 政晴, 山川 壽伯, 川上 恵典, 沈 建仁, 伊藤 繁, 南後 守, 出羽 毅久
    • 学会等名
      高分子討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 光化学系I,II複合体の固定化とその光化学活性2012

    • 著者名/発表者名
      野地 智康・近藤 政晴・川上 恵典・沈 建仁・伊藤 繁・南後 守・出羽 毅久
    • 学会等名
      光化学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 脂質二重膜への再構成系におけるLHCII, PSI, PSIIのエネルギー移動と光化学活性2012

    • 著者名/発表者名
      野地 智康, 天野 瑞貴, 近藤 政晴, 山川 壽伯, 川上 恵典, 沈 建仁, 伊藤 繁, 南後 守,・出羽 毅久
    • 学会等名
      光合成学会
    • 発表場所
      東京工業大学 すずかけ台キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] コケ植物のそれぞれ異なる3つの消光機構2012

    • 著者名/発表者名
      山川寿伯、伊藤繁, U. Heber
    • 学会等名
      日本光合成学会年会
    • 発表場所
      東京工業大学 すずかけ台キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Single-cell Confocal microspctrometry of a filamentous cyanobacterium Nostoc in Culture and Symbiosis with Liche2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Itoh ,Kana Sugiura, Keisuke Sato, Masayuki Komura, Hisanori Yamakawa and Ikuko Iwasaki
    • 学会等名
      14th International Symposium of Phototrophic Prokariote
    • 発表場所
      Port, Portgal
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 緑/赤色光センサー・シアノバクテリオクロムAnPixJの光変換2011

    • 著者名/発表者名
      福島佳優, 岩城雅代, 成川礼,富田祐介,池内昌彦, 伊藤繁
    • 学会等名
      第19回光合成の色素系と反応中心に関するセミナー
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Reversible photoreaction of BLUF protein TePixD:Low temperature spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Fukushima, Koji Okajima, Masahiko Ikeuchi, Shigeru Itoh
    • 学会等名
      The 49th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      兵庫県立大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [図書] 光合成のエネルギー変換と物質変換 人工光合成をめさして2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤繁 (他39名と共著)
    • 総ページ数
      281
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] In Photosynthesis Overviews on recent progress and future perspectives (ed. S. Itoh, P. Mohanty, KN. Guruprasad)2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukushima and Itoh, S.
    • 総ページ数
      280
    • 出版者
      I.K. International Publ. House, New Delhi, India
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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