紅色細菌の光捕集色素タンパク質・極性カロテノイド複合体の光機能の解明と制御

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04181
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 関西学院大学
• 研究代表者: 橋本 秀樹 関西学院大学, 理工学部, 教授 (50222211)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• 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 / 再構成 / 超高速レーザー分光

研究成果の概要

カロテノイド欠損紅色光合成細菌の光合成膜及び集光性アンテナ色素タンパク質複合体に，異なるポリエン共役鎖長および置換基を有する様々なカロテノイドを再構築する手法を確立した。再構成集光性色素タンパク質の定常吸収，蛍光励起，フェムト秒からサブミリ秒の時間領域での時間分解吸収分光測定を行うことにより，カロテノイドとバクテリオクロロフィル間の励起エネルギー移動メカニズムの詳細を解明した。ポリエンに共役したカルボニル基を有するカロテノイドを再構築することで，分子内電荷移動（ICT）励起状態を活用したカロテノイドからバクテリオクロフィルへの超高効率な一重項励起エネルギー移動を実現した。

自由記述の分野

バイオ物質科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

海洋藻類の光合成アンテナ系では，光学禁制なS1励起状態に共役した分子内電荷移動（ICT）励起状態を発現することで，高効率なエネルギー伝達を実現している。この叡智を紅色光合成細菌の光合成アンテナ系に組み込み，前人未踏の超高効率アンテナ系を創出した点が本研究成果の学術的意義である。本研究成果の社会的意義は，光合成機能を利用した新規光エネルギー変換素子の開発に直結することに留まらず，光産業分野において重要な課題となっている地球資源・環境に適応した太陽光エネルギーの有効利用に関する一定の指針を提示していることである。