2012 Fiscal Year Annual Research Report
Artificial photosynthetic systems with light-harvesting ability
| Project Area | Chemical conversion of solar energy by artificial photosynthesis: a breakthrough by fusion of related fields toward realization of practical processes |
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| Project/Area Number |
24107002
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
民秋 均 立命館大学, 薬学部, 教授 (00192641)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲垣 伸二 株式会社豊田中央研究所, 稲垣特別研究室, 室長・シニアフェロー (30374086)
橋本 秀樹 大阪市立大学, 複合先端研究機構, 教授 (50222211)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 生物物理 / 超分子化学 / ナノ材料 / 光物性 / バイオテクノロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 紅色細菌由来の光捕集色素タンパク質（LH）の機能解明：超高効率な光捕集機能を有する光合成アンテナ系色素タンパク質複合体を創成するために、天然カロテノイドのアナログ体を再構成した人工のLH複合体を創成し、その光機能を評価する必要がある。一連の研究の一環として、紅色光合成細菌Rhodospirillum rubrumから単離したLH1サブユニット複合体に合成カロテノイドである3,4-ジヒドロアンヒドロロドビブリンを再構成した人工LH複合体を作成した。その光機能性を評価すると同時に、再構成体を調製する際のカロテノイドの全トランス異性体の選択制を見出した。
2. 緑色細菌由来のクロロゾームの超分子構造・機能解明：バクテリオクロロフィルｃを生産する緑色光合成細菌において、8位のビニル基をエチル基に還元する遺伝子bciAを欠損させた変異体を調製し、8位にビニル基のみを有するバクテリオクロロフィルｃを生合成することに成功した。また、バクテリオクロロフィルｅを生産する緑色光合成細菌の遺伝子改変に世界で初めて成功し、その20位へのメチル基転移酵素BchUを欠損させた変異体を調製し、これまで未同定であったバクテリオクロロフィルｆを有する光合成細菌を生産できることを明らかにした。
3. 光合成アンテナとメソポーラス有機シリカの連結体の創製：トンネル状細孔を有するメソポーラスシリカの細孔内でのクロロフィル集積体の形成を検討した。表面処理を行っていない親水性シラノールの多いメソポーラスシリカを用いた場合、細孔内での集積体形成は困難であった。しかしながら、細孔表面にカチオン性界面活性剤吸着させた後にクロロフィル集積体の形成を行うことで、ナノロッド集積体形成を一部確認でき、メソポーラスシリカの表面疎水化が細孔内でのクロロフィル集積体形成に有効との知見が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１）紅色細菌由来のLHの機能解明は、予定通りの進展がみられた。２）緑色細菌由来のクロロゾームの超分子構造・機能解明は、様々な緑色光合成細菌の遺伝子改変に成功し、予想以上の進展が見られた。３）光合成アンテナとメソポーラス有機シリカの連結体の創製は、平成25年度に向けての発展の基礎となるところには成功しており、達成度は及第点と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果を基にして、さらに１）紅色細菌由来のLHの機能解明と２）緑色細菌由来のクロロゾームの超分子構造・機能解明を行いつつ、３）光合成アンテナとメソポーラス有機シリカの連結体の創製を進めていく。
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