光エネルギー変換機能をもつ膜タンパク質/色素複合体の自己組織化とその機能相関

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15033236
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 南後 守 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (90109893)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青木 純 名古屋工業大学, 工学研究科, 助教授 (50250709)
• Keywords: 光合成 / アンテナ色素複合体 / 自己組織化 / 脂質二分子膜 / 電極基板上 / 光電変換

Research Abstract

植物、光合成細菌などの光合成膜ではアンテナ(LH)系、光化学反応中心(RC)およびそれに続く電子伝達系が、光エネルギーから化学エネルギーへの効率の良い変換を行っている。この変換は、主として光合成膜中での諸種のタンパク質/色素複合体からなる超分子複合体で行われている。しかしながら、その複合体の構造と動的機能の関係は、分子レベルでまだ明らかではない。先に我々は、紅色光合成細菌R.rubrum(rub)およびR.sphaeroides(sph)から単離精製したLH1アンテナ系タンパク質(α-およびβ-体)あるいはそのモデルタンパク質を用いてバクテリオクロロフィル色素(BChla)複合体の再構成を行い、その構造と機能の関係について検討を行った。そこで、本研究は、光合成膜での効率の良い光エネルギー変換機能をもつタンパク質/バクテリオクロロフィル色素複合体を人工的に組織化し、その複合体の動的な構造変化と対応した高効率な光電変換能について評価することを目的とした。ここでは,光合成細菌のアンテナ機能をもつ色素複合体を基板上で組織化し、その組織化と対応した色素複合体の電極基板上での電流応答から検討を行った。R.rubrumおよびR.sphaeroidesのLH-α,βを単独あるいはそれぞれ互いに混合して用いてクロロフィル色素誘導体(BChlaおよびZn-BChla)の組織化を3-アミノプロピルトリエトキシシラン(APS)で化学修飾したITO電極(APS-ITO)上で行った。その結果、天然と類似したアンテナ色素複合体の自己組織化化単分子膜をAPS-ITO電極上で安定に作成できることがわかった。つぎに、その複合体の組織化とシンクロナイズした光電変換能について分光学的手法および電極応答から検討を行った。その結果、電流応答は、光波長に依存し、アンテナ色素複合体の構造変化に大きく依存することが認められた。

Research Products

• [Publications] M.Nagata, Y.Yoshimura, J.Inagaki, Y.Suemori, K.Iida, T.Ohtsuka, M.Nango: "Construction and Photocurrent of Light-harvesting Polypeptides/Zinc Bacteriochlorophyll a Complex in Lipid Bilayers"Chem.Lett.. 852-853 (2003)
• [Publications] K.Iida, M.Nango: "Self-assembly of Photosynthetic Antenna Protein Complex : Development to the Molecular Construction"Oreo Science. 3・9. 457-465 (2003)
• [Publications] M.Nango: "New Chlorophylls, Chapter 28 (Ed. Hugo Scheer)"Kluwer Academic Publishers Netherlands. 8 (2003)