| 研究課題/領域番号 |
16H04181
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| 研究機関 | 関西学院大学 |
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研究代表者 |
橋本 秀樹 関西学院大学, 理工学部, 教授 (50222211)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 光合成 / アンテナ色素タンパク質複合体 / カロテノイド / 超高速レーザー分光 / コヒーレント分光 |
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| 研究実績の概要 |
光合成器官は，自然が創造した最も光エネルギー伝達・変換効率の良いバイオナノデバイズである。特に，褐藻類は，単一分子内に電荷供給体と受容体を合わせ持つ極性カロテノイドを光受容体として，その光励起状態で発現する分子内電荷移動（ICT）励起状態を活用し，クロロフィルへの高効率（90％以上）なエネルギー伝達を実現している。本研究は，紅色光合成細菌由来の光捕集タンパク質を基盤とした革新的プラットホームを開発し，これを用いて，カロテノイド－クロロフィル間の励起エネルギー移動の実時間計測・コヒーレント分光計測を行うことにより，高効率人工光合成光捕集アンテナ系を創製するための鍵を握る，ICT励起状態の発現機構及び電子・振動構造を解明することを目的としている。新規試料調製に関して，今年度は，新規カロテノイド試料の探索のために，β-アポ-8’-カロテナールのシス・トランス異性体の単離と大量精製を確立した。これらの試料の基礎物性を得るために，Stark吸収分光測定およびフェムト秒時間分解吸収分光測定を行った。また，紅色光合成細菌 Rhodobacter sphaeroides R26.1 カロテノイド欠損株から調製した光合成膜（クロマトフォア膜）にカロテノイドを再構築し，そこからLH2光捕集色素タンパク質複合体と反応中複合体を単離・精製する手法を開発した。これらの再構成色素タンパク質複合体におけるカロテノイドの光機能に関して，種々の分光計測を用いて解析を行っている最中である。装置開発に関しては，サブ20フェムト秒非同軸光パラメトリック増幅器（NOPA）の装置性能の最適化と，同光源を用いたポンプ・プローブ分光計測を行った。今後，４光波混合測定を用いて，得られた種々の試料に対する測定を開始する予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高効率人工光合成アンテナ創出のための鍵となるカロテノイドの再構成に関する新たな技術を確立できた。超高速コヒーレント分光計測を実現するための，主要レーザー光源であるサブ20フェムト秒NOPAの性能最適化と４光波混合測定系を構築できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
試料調製に関しては，紅色細菌由来のLH2，LH1複合体に種々のカロテノイドを再構成した人工光合成アンテナの創成と安定化を図る。そのために，既に実績のある，スチレンマレイン酸コポリマーを用いた試料調製に挑戦する。また，低温あるいはフローセルを用いた過渡吸収測定を試行することにより，再現性の良い時間分解分光計測データの蓄積を目指す。超高速コヒーレント分光計測に関しては，サブ20フェムト秒NOPAの性能をさらに最適化し，４光波混合測定を実践する。その初期段階として，同測定系を用いて，サブ20フェムト秒でのポンプ・プローブ分光測定を行う。その後，より困難な４光波混合実験を行う。
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