研究課題
本研究では、高効率光エネルギー変換系を指向し、ヘムタンパク質集合体を鋳型とする光増感剤の精密集積化による光捕集系の構築を目的として研究を遂行した。鋳型となるタンパク質マトリクスおよび光増感色素をそれぞれ調製、複合化し、色素集積体の最適化を実施、検討した。 タンパク質マトリクスには、ヘムタンパク質6量体HTHPを選択した。光増感色素にはポルフィリンおよびクロリンの亜鉛錯体を合成し、HTHPからヘム分子を除去したアポタンパク質内に挿入した。 イオン交換クロマトグラフィにより精製し、光増感色素集積体を得た。吸収スペクトルはヘムタンパク質内部に取り込まれた典型的な吸収ピークを示した。一方で円二色性スペクトルは非常に特徴的であり、色素の集積していない系と比べて、色素間の長距離励起子相互作用による分裂型のコットン効果が観測された。またゲルろ過クロマトグラフィーや動的光散乱から6量体構造を維持していることを確認した。フェムト秒レーザーを励起光源に用いた過渡吸収スペクトル変化より10 psほどの早い一重項と一重項の消滅が起こっていることを明らかにした。これは天然の光捕集系にも見られる現象である。次にメチルビオロゲンを添加して蛍光スペクトルを測定したところ、6つの色素をもつ光捕集系では、１つしか色素を持たないHTHPに比べて、消光の効率が2倍になった。また蛍光寿命においても同様にメチルビオロゲンの滴定を行ったところ寿命の変化がなかったことから静的消光であることを明らかにし、先の消光効率の上昇は見かけの結合能が向上したことに起因することを示し、光捕集系として機能していることを確認した。上記のようにヘムタンパク質を基盤とした新規光捕集系の構築を達成した。
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