分子膜界面を利用した光合成集光アンテナモデル系の創製

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14780465
• Research Institution: Ryukoku University
• Principal Investigator: 宮武 智弘 龍谷大学, 理工学部, 助手 (10330028)
• Keywords: 生体模倣 / 光合成 / 超分子 / 自己組織化 / クロロフィル / エネルギー移動 / 両親媒性分子

Research Abstract

光合成の集光アンテナ部においてクロロフィルなどの色素分子はエネルギー移動に適した位置に並べられていることが明らかになりつつあるが、一般に集光アンテナ部はその分子レベルでの構造が複雑である。そこで、生体の中で比較的簡単な構造の集光アンテナをもつ緑色光合成細菌に着目し、その集光アンテナ部(クロロゾーム)を模倣することで高い効率で機能する人工集光システムの構築を目指す。クロロゾームに含まれるクロロフィル分子のモデルとなる亜鉛クロリン分子を合成し、それを界面活性剤の分子膜内で自己集積化させることでクロロゾームの機能モデルを構築した。
本研究ではまず、疎水性である亜鉛クロリン分子に親水性基として、非イオン性のオリゴオキシエチレン基、イオン性の四級アンモニウム塩、スルホン酸塩を導入した両親媒性クロロフィル類をそれぞれ新規に合成した。これらの両親媒性分子は水中でクロロゾーム型の自己集合体を構築しなかったが、少量の界面活性剤の存在下で多量体を形成した。さらに可視吸収および円二色性スペクトル測定の結果から、亜鉛タロリン部に導入した親水性基は色素分子をより整然と配列させるのに寄与していることが明らかとなった。また、エネルギー受容体分子としてバクテリオクロリン分子を系内に導入し、蛍光スペクトルを測定したところ、集積化した亜鉛クロリン多量体からバクテリオクロリン部への励起エネルギー移動が観測された。このとき色素分子へ親水性基を導入することにより、色素-色素間相互作用が変化し、受容体分子からの発光特性が変化することが確認された。

Research Products

• [Publications] T.Mivatake, S.Kato, H.Tamiaki, M.Fujiwara, T.Matsushita: "Self-assembly of amphiphilic zinc chlorines in an aqueous medium as a model for chlorosome of green photosynthetic bacteria"J.Photoscience. 9・2. 347-349 (2002)
• [Publications] T.Miyatake, H.Tamiaki, H.Shinoda, M.Fujiwara, T.Matsushita: "Synthesis and self-assembly of amphiphilic zinc chlorins possessing a 3^1-hydroxy group"Tetrahedron. 58・10. 9989-10000 (2002)