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2019 年度 実績報告書

新規クロロフィルを用いた光化学系エネルギー変換機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K07453
研究機関東京理科大学

研究代表者

鞆 達也  東京理科大学, 理学部第一部教養学科, 教授 (60300886)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード光化学系 / エネルギー移動 / クロロフィル
研究実績の概要

光合成光化学反応は水を電子供与体とし、高い還元力を生む光で駆動する反応である。クロロフィルには多様性が存在し、酸素発生型光合成でもっとも低エネルギー側に吸収極大をもつものはクロロフィルfと呼ばれ、ある種のシアノバクテリアがこれを持っている。クロロフィルfは常に合成されているわけではなく、培養光が700 nm以上の遠赤色光下において全クロロフィル量の約10%発現する。高い還元力を生み出す、光化学系Iは約100分子のクロロフィルが結合している。ほとんどのクロロフィルは希薄な太陽光を濃縮するためのアンテナとして機能するが、クロロフィルfを結合した光化学系Iの初期電子供与体のクロロフィルはクロロフィルaであり、クロロフィルfより高エネルギー側に吸収極大を位置しているが、これはエネルギー濃縮の点でエネルギー的に不利である。本研究ではクロロフィルfを結合した光化学系I標品をシアノバクテリアから生化学的に単離精製を行い、それに対してクライオ電子顕微鏡による構造解析を行った。2.4Åの分解能で構造を明らかにした結果、光化学系Iあたり83分子のクロロフィルaと7分子のクロロフィルfの位置を明らかにした。ほとんどのクロロフィルfは互いに近接しており、また低エネルギー側に吸収極大をシフトしたクロロフィルaも近傍に位置することが示唆された。これは低エネルギー側に吸収帯をもつクロロフィルが近接することによりエネルギーをシェアすることにより、初期電子供与体に向かってエネルギー移動していることを意味しており、新規クロロフィルを用いたエネルギー変換機構の一部が明らかとなった。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Structural basis for the adaptation and function of chlorophyll f in photosystem I2020

    • 著者名/発表者名
      Koji Kato, Toshiyuki Shinoda, Ryo Nagao, Seiji Akimoto, Takehiro Suzuki, Naoshi Dohmae, Min Chen, Suleyman I. Allakhverdiev, Jian-Ren Shen, Fusamichi Akita, Naoyuki Miyazaki, Tatsuya Tomo
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 238

    • DOI

      10.1038/s41467-019-13898-5

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Determination of the potential of cyanobacterial strains for hydrogen production2020

    • 著者名/発表者名
      Bekzhan D. Kossalbayev, Tatsuya Tomo, Bolatkhan K.Zayadan, Asemgul K.Sadvakasova, Kenzhegul Bolatkhan, Saleh Alwasel, Suleyman I. Allakhverdiev
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 45 ページ: 2627-2639

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2019.11.164

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Unsupervised classification of PSII with and without water-oxidizing complex samples by PARAFAC resolution of excitation-emission fluorescence images2019

    • 著者名/発表者名
      Somayyeh Akbarian, Mohsen Kompany-Zareh, Mohammad Mahdi Najafpour, Tatsuya Tomo, Suleyman I.Allakhverdievf
    • 雑誌名

      Journal of Photochmistry and Photobiology B

      巻: 195 ページ: 58-66

    • DOI

      10.1016/j.jphotobiol.2019.03.008

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 単一分子分光によるクロロフィル-fを含む光化学系I の蛍光不均一性2020

    • 著者名/発表者名
      小林誉宗,谷口凛,柴田穣,篠田稔行,鞆達也,叶深
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] クロロフィル f をもつ光化学系I 複合体の構造および分光的特性について2020

    • 著者名/発表者名
      篠田稔行,加藤公児,長尾遼,秋本誠志,沈建仁,秋田総理,宮崎直幸,鞆達也
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 新規クロロフィルを用いた光合成2019

    • 著者名/発表者名
      鞆 達也
    • 学会等名
      藍藻の分子生物学2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of energy transfer pathway in cyanobacterium during the process of the chlorophyll f accumulation2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Shonoda, Seiji Akimoto, Min Chen, Suleyman I. Allakhverdiev, Tatsuya Tomo
    • 学会等名
      10th International Conference Photosynthesis and Hydrogen Energy Research for Sustainability
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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