光エネルギー変換機能をもつタンパク質/色素複合体の自己組織化とその動的機能

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13022231
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 南後 守 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90109893)
• キーワード: 超分子 / 生体材料 / ナノ材料 / 先端機能デバイス / 人工光合成

研究概要

本研究は、光合成でのアンテナ機能をもつタンパク質/色素複合体を人工的に組織化することを目的とする。先に我々は、光合成細菌から単離精製したLH1アンテナ系タンパク質あるいはそのモデルタンパク質を用いてその色素複合体(LH1)アンテナ系タンパク質/クロロフィル色素複合体の再構成を行い、その構造と機能の関係について検討を行っている。ここでは、下記の(1)および(2)について検討を行った。
(1)アンテナ系タンパク質による諸種のポルフィリン誘導体の脂質二分子膜中での組織化
アンテナ系タンパク質(LH-α,β)を用いてZn置換したクロロフィル色素(ZnBChla)およびそれと類似した誘導体の脂質二分子膜中での組織化を行った。タンパク質-色素複合体のリポソーム膜中への導入はオクチルグルコシド(OG)ミセル水溶液中で形成させた諸種の複合体の脂質二分子膜中でのBChla誘導体のQy帯の長波長シフトを観察して確認した。興味あることに、LH-α共存下ではZn-BChlaのQy帯はBChlaとは異なり860nm付近に観測され、LH-αはZn-BChlaと選択的にアンテナ色素複合体を形成することが認められた。
(2)LH-αタンパク質およびそのモデルポリペプチドによるクロロフィル色素誘導体の基板上での組織化と光電変換機能
アンテナ色素複合体の組織化を電極基板で行い、その複合体の組織化とシンクロナイズした光電変換能について電極応答から検討を行った。その結果、その光電変換能はアンテナ色素複合体の構造ならびにそれと連動した脂質二分子膜の構造変化に大きく依存することが認められた。これらのことから、その複合体の動的な構造変化とシンクロナイズした電子ならびにプロトンなどの輸送との相関について明らかにできることが期待された。

研究成果

• [文献書誌] K.Iida, H.Kiriyama, A.Fukai, W.N.Konings, M.Nango: "Two-dimensinal Self-oraganization of the Light-harvesting polypeptides/Bchl a Complex into a Thermostable Liposomal Membrane"Langmuir. 17. 2821-2827 (2001)
• [文献書誌] T.Yamada, T.Hashimoto, S.Kikushima, T.Ohtsuka, M.Nango: "Electron Transfer of Manganese Halogenated Tetraphenylporphyrin Derivatives Assembled on Gold Electrodes"Langmuir. 17. 4634-4640 (2001)
• [文献書誌] 南後 守: "光合成でのアンテナ複合体の自己組織化"生物物理. 41. 192-195 (2001)
• [文献書誌] N.Sawa, K.Iida, M.Nango: "Effect of anesthetics on formation of light-harvesting membrane protein and its model complex"Masui to Sosei. 37,No.3-4. 1-6 (2001)
• [文献書誌] M.Nango, A.Kashiwada, H.Watanabe, S.Yamada, T.Yamada, M.Ogawa, T.Tanaka, K.Iida: "Molecular Assembly of Bachteriochlorophyll a Using Light-harvesting Model 1-Helix Polypeptides and 2-Helix Polypeptide with Disulfide-linkage"Chem. Lett.. 312-313 (2002)
• [文献書誌] Makiko Ogawa, Rituko Kanda, Takehisa Dewa, Kouji Iida, Mamoru Nango: "Molecular Assembly of Light-harvesting Antenna Complex on ITO Electrode"Chem. Lett.. (in press).