光合成アンテナをモデルとした超分子ナノデバイスの創製

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15350107
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 民秋 均 立命館大学, 理工学部, 教授 (00192641)
• キーワード: 合成化学 / 自己組織化 / 超分子化学 / ナノ材料 / 表面・界面物性

研究概要

天然型クロロゾームクロロフィルを模した様々な置換基を有する会合体モデル色素分子として、配位しやすい水酸基と水素結合能のあるカルボニル基を有する環状テトラピロール類の配位性金属(Mg・Zn)錯体を、天然産のクロロフィルを有機合成化学的手法で改変して調製し、その自己会合体の構造と機能を解析した。天然型ではケトカルボニル基が自己会合に利用されているが、エステルやイミドやアルデヒドのカルボニル基でも代用できることが判明し、自己集積性クロロフィル化合物の多様性が広がった。またこのような化合物による自己会合体では、官能基の変化によって光吸収帯が天然型のものよりも大きく変化するので、光収穫とエネルギー伝達能を幅広く調整することが可能であるという利点が見られた。また、自己会合に直接的に関与していないものの、その多様性から機能解明が求められていた17位上のエステル基に、パーフルオロアルキル基を導入することで、フルオラス溶媒中での合成クロロフィルの自己会合が行えることが判った。このような化合物の自己会合体では、クロリン環のπスタッキング体の回りをパーフルオロアルキル鎖が取り囲むことで、親フッ素型の超分子を構築していることが判った。17位上のエステルの長鎖炭化水素鎖が、回りの環境と相互作用して自己会合体を安定化していることが判り、このような新たな知見が、天然クロロゾームの自己会合体の超分子構造を解明する上で有益であるばかりでなく、モデル系構築においても有用な情報を与えることとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Kinetic Analysis of Demetalation of Bacteriochlorophyll c and e Homologs Purified from Green Sulfur Photosynthetic Bacteria (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Saga, et al.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 581 ページ: 1847-1850
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Self-aggregation of Synthetic Zinc 3^1-Hydroxy-13^1-Oxo-17,18-cis-Clorin in a Non-Polar Organic Solvent (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Tamiaki, et al.
  • 雑誌名: Res.Chem.Int. 33 ページ: 161-168
• [雑誌論文] Optical properties of synthetic porphyrins bearing of lacking an exo-five-memberer ring and a keto carbonyl group on it, both of which are present in naturally occurring chlorophylls (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Kunieda, et al.
  • 雑誌名: J.Photochem.Photobiol.A : Chem. 185 ページ: 321-330
• [雑誌論文] The 17-propionate function of(bakuterio) chlorophylls : biological implication of their long esterifying chains in photosynthetic systems (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Tamaki, et al.
  • 雑誌名: Photochem.Photobiol. 83 ページ: 152-162
• [雑誌論文] Self-aggregation of zinc chlorophylls possessing perfluoroalkyl chains in fluorous solvents : Selective extraction of the self-aggregates with fluorous phase and accelerated formation of the ordered supramolecules in this phase (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Tamaki, et al.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem.Lett. 17 ページ: 1920-1923
• [雑誌論文] Crystal Structure of CbiL, a Methyltransferase Involved in Anaerobic Vitamin B1_12 Biosynthesis, and its Complex with S-Adenosylhomocysteine : Implications for the Reaction Mechanism (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Wada, et al.
  • 雑誌名: FEBS.J 274 ページ: 563-573
• [雑誌論文] Regioisomerically controlled self-aggregation of zinc 3-hydroxymethyl-13-formyl-chlorine/porphyrin and their 3, 13-invited pigments (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Kunieda, et al.
  • 雑誌名: J.Org.Chem. 72 ページ: 2442-2451
• [雑誌論文] Aqueous Self-Aggregates of Amphiphilic Zinc 3~1-Hydroxy- and 3^1-Methoxy-chlorins for Supramolecular Light-Harvesting Systems (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Miyatake, et al.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 48 ページ: 2251-2254
• [雑誌論文] Synthetic hydroxymethyl-porphyrins for protection of carboxy group (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Tamaki, et al.
  • 雑誌名: J.Porphyrins Phthalocyanines 11(印刷中)
• [雑誌論文] Polarized Fluorescence of Aggregated Bacteriochlorophyll c and Baseplate Bacteriochlorophyll a in a Single Chlorosomes Isolates from Chloroflexus awantiacus (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Shibata, et al.
  • 雑誌名: Biochemistry 46(印刷中)
• [雑誌論文] A facile synthetic method for conversion of chlorophyll-a to bacteriochlorophyll-c (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Sasaki, et al.
  • 雑誌名: J.Org Chem. 72(印刷中)
• [雑誌論文] Assembly of extramembranous light-harvesting complexes of green sulfur photosynthetic bacterium Chlorobium tepidum on glass surface by electrostatic layer-by-layer adsorption (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Saga, et al.
  • 雑誌名: Thin Solid Films 500 ページ: 278-282
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Gallium (III)complexes of methyl pyropheophorbide-a as synthetic models for investigation of diastereomerically controlled axial ligation towards chlorophylls (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Sasaki, et al.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem.Lett. 16 ページ: 1168-1171
• [雑誌論文] Self-aggregation ob synthetic zinc chlorophyll derivative possessing a perfluoroalkyl group in a fluorinated solvent (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Shibata, et al.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem. 14 ページ: 2235-2241
• [雑誌論文] Stereochemical determination of chlorophyll-d molecule from Acaryochloris marina and its modification to a self-aggregative chlorophyll as a model of green photosynthetic bacterial antennae (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Mizoguchi, et al.
  • 雑誌名: Photochem.Photobiol.Sci. 5 ページ: 291-299
• [雑誌論文] Self-aggregation of synthetic zinc chlorins possessing 13-ester-carbonyl group as chlorosomal chlorophyll models (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Kunieda, et al.
  • 雑誌名: Eur.J.Org.Chem. 2006 ページ: 2352-2361
• [雑誌論文] Single Supramolecule Spectroscopy of Natural and Alkaline-Treated Chlorosomes from Green Sulfur Photosynthetic Bacteria (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Saga, et al.
  • 雑誌名: J.Nanosci.Nanotech. 6 ページ: 1750-1757
• [雑誌論文] Synthesis and Optical Properties of Bacteriochlorophyll-a Derivatives Having Various C3-substituents on the Bacteriochlorin π-System (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Sasaki, et al.
  • 雑誌名: J.Org.Chem. 71 ページ: 2648-2654
• [雑誌論文] Analysis of photooxidized pigments in water-soluble chlorophyll protein complex isolated from Chemopodium album (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Hirabayashi, et al.
  • 雑誌名: J.Photochem.Photobiol.A : Chem. 183 ページ: 121-125
• [雑誌論文] Effects of plant carotenoide spacers on the performance of a dye-sensitized solar cell using a chlorophyll derivative : Enhancement of photocurrent determined by one electron-oxidation potential of each carotenoid (2006)
  • 著者名/発表者名: X.-F.Wang, et al.
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 423 ページ: 470-475
• [雑誌論文] A Second Nitorogenase-like Enzyme for Bacteriochlorophyll Biosynthesis : Reconstitution of Chlorophyllide a Reductase with Purifies X-protein (BchX9 and YZ-protein(BchY-BchZ) from Rhodobacter capsulatus (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Nomata, et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 15021-15028
• [雑誌論文] Synthesis of Cyclic Chlorophyll Oligomers (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Sasaki, et al.
  • 雑誌名: Tetrahedron.Lett. 47 ページ: 4965-4968
• [雑誌論文] Trifluoroacetyl-chlorin as a new chemosensor for alcohol/amine detection (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Sasaki, et al.
  • 雑誌名: Tetrahedron.Lett. 47 ページ: 4849-4852
• [雑誌論文] Synthesis of Self-Aggregative (Bacterio) Chlorophylls (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Tamiaki
  • 雑誌名: J.Prophyrins Phthalocyanines 10 ページ: 407
• [雑誌論文] Self-aggregation of synthetic zinc chlorophyll derivatives possessing perfluoroalkyl (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Shibata, et al.
  • 雑誌名: J.Prophyrins Phthalocyanines 10 ページ: 861
• [雑誌論文] Self-assemblies of amphiphilic zinc chlorins for supramolecular light-harvesting antenna (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Miyatake, et al.
  • 雑誌名: J.Prophyrins Phthalocyanines 10 ページ: 347
• [雑誌論文] Low-temperature fluorescence from single chlorosomes, photosynthetic antenna complexes of green filamentous and sulfur bacteria (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Shibata, et al.
  • 雑誌名: Biophys.J. 91 ページ: 3787-3796
• [雑誌論文] Self-assembly of natural light-harvesting bacteriochlorophylls of green sulfur photosynthetic bacteria in silicate capsules as stable models 0b chlorosomes (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Saga, et al.
  • 雑誌名: Bioconjugate Chem. 17 ページ: 988-994
• [雑誌論文] Crystal Structures of BchU, a Methyltransferase Involved in Bacteriochlorophyll Biosynthesis, and its Complex with S-Adenosylhomocystein : Implication for Reaction Mechanism (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Wada, et al.
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 360 ページ: 843-853
• [雑誌論文] Transmission Electron Microscopic Study on Supramolecular Nanostructures of Bacteriochlorophyll Self-Aggregates in Chlorosomes of Green Photosynthetic Bacteria (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Saga, et al.
  • 雑誌名: J.Biosci.Bioeng. 102 ページ: 118-123
• [雑誌論文] Oligomethylene spacer length dependent interaction of synthetic galactolipids incorporated in phospholipid layers with ricin (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Tamiaki, et al.
  • 雑誌名: Colloids Surf.B : Biointerfaces 53 ページ: 87-93
• [雑誌論文] Synthesis of self-aggregative zinc chlorophylls possessing polymerizable esters as a stable model for main light-harvesting antennas of green photosynthetic bacteria (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Tamiaki, et al.
  • 雑誌名: International J.Photoenergy 2006 ページ: Article ID 90989,1-8
• [雑誌論文] Structural determination of dihydro- and tetrahydorogeranylgeranyl groups at the 17-proionate of bacteriochlorophylls-a (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Mizoguchi, et al.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 580 ページ: 6644-6648