色素含有タンパク質の高次集積化による高効率な光の捕集・集約・利用

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06045
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大洞 光司 大阪大学, 工学研究科, 助教 (10631202)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ヘムタンパク質 / 超分子集合体 / 光捕集系 / エネルギー移動 / 人工光合成

研究成果の概要

本研究では、色素含有タンパク質を構成要素として、集積化と色素の光増感色素への置換により光捕集系を構築し、その光捕集能の評価と人工光合成反応への展開を検討した。具体的には、天然色素であるヘムを含むヘムタンパク質を化学的手法で集積化する手法を複数、開発した。特に、ミセル様の球状集合体に注目し、光増感色素でヘムを置換すると、期待通りに天然光合成系類似の光捕集能を示した。また反応中心としてコバルトやニッケル錯体を検討した。今後、これらの技術を用いた太陽光による効率的な物質変換反応への応用が期待される。

自由記述の分野

生物無機化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、人工光合成の実現に向けて、光子密度の低い太陽光を利用可能な光捕集系を開発した。タンパク質を用いた人工光捕集系はこれまでにいくつか報告されているが、本系は色素がタンパク質内に精密に固定されていることが特徴である。集合化したタンパク質内に色素を精密に配列し、高い光捕集能を示す系を構築した。さらに、物質変換反応の実現に向けて、コバルトやニッケルの反応中心を新規に開発した。国内外の学会や査読付きの国際学術誌にて本成果を発表し、高く評価されている。今後これらの技術を基盤とした人工光合成系の開発が期待される。