光合成アンテナの分光特性と色素組成の単一超分子レベルでの解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02J05747
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 佐賀 佳央 立命館大学, 理工学研究科, 特別研究員(PD)
• キーワード: 光合成 / 緑色光合成細菌 / 集光アンテナ組織 / クロロゾーム / バクテリオクロロフィル / 自己会合体 / 蛍光スペクトル / 単一超分子分光

研究概要

光合成アンテナにおける高効率の光エネルギー捕集と伝達のメカニズム解明は光化学・光生物学の基礎分野のみならず光エネルギー変換などの応用研究に寄与することが期待される。そこで本研究課題では、緑色光合成細菌の集光アンテナであるクロロゾームを対象とし、単一分子科学の観点からそのエネルギー捕集・伝達機構の解明を目指している。
クロロゾームは、脂質一分子膜で囲まれた中にバクテリオクロロフィル(BChl)が自己会合によって超分子ナノ構造を形成し、集光機能を担っている。クロロゾーム個体間には、BChl分子の個数やクロリン環側鎖が異なった同族体組成が不均一である可能性が考えられるが、従来の研究ではクロロゾーム個体間の不均一性はあまり考慮されず、実験的にこれらを明らかにすることは困難であった。そこで、4種類の緑色光合成細菌から単離したクロロゾームのスペクトルを単一ユニットレベルで測定し、それらの特性と不均一性を解析した。あわせて、多数のクロロゾームを対象とした分光測定と集光BChlの組成分析を行い、単一ユニットレベルでの測定結果との相関を検討した。
集光BChl-c同族体を持たない緑色非硫黄細菌(Chloroflexus aurantiacus)由来のクロロゾームは個々のクロロゾームの蛍光スペクトルのピーク位置やバンド幅がほぼ同様であったのに対し、4種類のBChl-c同族体を持つ緑色硫黄細菌(Chlorobium tepidum)由来のクロロゾームでは個体間に不均一性が存在した。Chlorobium vibrioformeから単離したBChl-dを有するクロロゾームとChlorobium phaeobacteroidesから単離したBChl-eを有するクロロゾームの単一ユニットレベルでの蛍光スペクトルの不均一性は、Chlorobium tepidum由来のクロロゾームの不均一性より小さかった。

研究成果

• [文献書誌] 佐賀 佳央: "Fluorescence Emission Spectroscopy of single Light-Harvesting Complex from Green Filamentous Photosynthetic Bacteria"The Journal of Physical Chemistry B. 106. 1430-1433 (2002)
• [文献書誌] 佐賀 佳央: "Self-Assay of Synthetic Zinc Chlorias in a Silicate Micelle by Sol-Gel Process"Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters. 12. 1229-1231 (2002)
• [文献書誌] 佐賀 佳央: "Spectral Heterogeneity in Single Light-Harvesting Chlorosomes from Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobium tepidum"Photochemistry and Photobiology. 75. 433-436 (2002)
• [文献書誌] 溝口 正: "Isolation and Structural Determination of a Complete Set of Intact BacteriochlorophyII-d Homologs and Isomers from Green Sulfur Bacterium Chlorobium vibrioforme and Their Aggregation Properties in Hydrophobic Solvents"Photochemical and Photobiological Sciences. 1. 780-787 (2002)
• [文献書誌] 佐賀 佳央: "Isolation of BacteriochlorophyII-c Containing Species of Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobium vibrioforme"Journal of Photoscience. 9. 341-343 (2002)
• [文献書誌] 溝口 正: "Isolation and Structural Determination of a Complete Set of Intact BacteriochlorophyII-d Homologs and Isomers from Green Sulfur Bacterium Chlorobium vibrioforme and Their Aggregation Properties in Hydrophobic Solvents"Journal of Photoscience. 9. 344-346 (2002)