光合成でのアンテナ機能をもつタンパク質/色素複合体の組織化とその機能解析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13480186
• 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, 工学研究科, 教授 (90109893)
• 研究分担者: 山下 啓司 名古屋工業大学, 工学研究科, 助教授 (90158155)
• キーワード: 光合成 / アンテナ色素複合体 / 自己組織化 / 脂質二分子膜 / 電極基板上 / 光電変換

研究概要

光合成膜ではタンパク質複合体が生体色素分子を積み木のごとく組み立てて光エネルギー変換機能をもつ自己組織化膜を作る。その膜では外界から採り入れた光エネルギーをポルフィリン誘導体などの色素が励起移動や酸化還元反応などを経て化学エネルギーに変換して生命活動を支えている。このメカニズムを分子レベルで明らかにすることは、科学の問題として興味深いばかりでなく、エネルギー、食料増産や医療・健康とも関係する重要な課題である。また、この膜の機能は、ナノレベルで高度に制御されおり、将来のナノテクノロジーが必要とする基本的な考えはすべて見出すことができる。したがって、この膜を構成する材料およびその機能を模倣することによって、ナノレベルで光電変換機能およびそれに続く電子伝達機能をもつ超微細のデバイスの開発が期待できる。
先に我々は、紅色光合成細菌のアンテナ系タンパク質を分離精製して界面活性剤中でアンテナ系タンパク質/クロロフィル色素複合体を調整した結果、この色素複合体の挙動は光合成膜のアンテナ色素複合体と類似していることがわかった。本年度は、光合成細菌から単離精製した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ポルフィリン色素との複合体の組織化を脂質二分子膜中で行ない、アンテナ機能をもつタンパク質複合体を人工的に組織化した。その組織化におよぼすアンテナ系タンパク質のアミノ酸組成の影響について検討した。また、この複合体を電極基板上に再構成し、その複合体の動的な構造変化と連動した電子輸送との相関について電流応答から評価した。

研究成果

• [文献書誌] M.Nagata, Y.Yoshimura, J.Inagaki, Y.Suemori, K.Iida, T.Ohtsuka, M.Nango: "Construction and Photocurrent of Light-harvesting Polypeptides/Zinc Bacteriochlorophyll a Complex in Lipid Bilayers"Chem.Lett.. 852-853 (2003)
• [文献書誌] K.Iida, M.Nango: "Self-assembly of Photosynthetic Antenna Protein Complex : Development to the Molecular Construction"Oreo Science. 3・9. 457-465 (2003)
• [文献書誌] Y.Takeuchi, K.Kurohane, K.Ichikawa, S.Yonezawa, M.Nango, N.Oku: "Induction of Intensive Tumor Suppression by Antiangiogenic Photodynamic Therapy Using Polycation-Modified Liposomal Photosensitizer"Cancer. 97. 2027-2034 (2003)
• [文献書誌] M.Nango: "New Chlorophylls, Chapter 28"Ed. Hugo Scheer, Kluwer Academic Publishers Netherlands. 8 (2003)