光合成機能に電気化学反応を組合せたNADHの再生と二酸化炭素の固定反応

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本研究課題では様々な光合成細菌から、アンテナ、反応中心を含む膜顆粒を単離精製してその電子移動挙動の解明を行った。そのための基礎的知見を得るためにまず単離アンテナおよび反応中心の電気化学的、タンパク質的、分光化学的解明を行った。アンテナには膜内アンテナおよび膜外のクロロゾームアンテナが存在するが前者に対しては主に吸収、円偏光二色性、磁気円偏光二色性を中心に解析し後者に対してはこれに電子顕微鏡、動的光散乱の解析も加え光エネルギーを高効率で活用出来るアンテナの機能構造の解明を行うことに成功した。反応中心に対してはタンパク質遺伝子解析、FTラマンなどの振動分光法、吸収、円偏光二色性、磁気円偏光二色性などの電子分光法を用いて光合成細菌に特徴的なタンパク色素構造の解析を行いそれぞれの光合成細菌の機能的特徴を明らかにできた。光合成膜系を用いるCO_2固定反応に関してはまずこの活性をNMRを用いて測定する手法の開発につとめ、^<31>PNMRを用いると良いことを初めて明らかにした。これを用い紅色イオウ光合成細菌の耐熱種および常温種のCO_2固定反応活性を単離酵素および膜抽出系で解析し高い酵素活性を見出した。光合成細菌系のNADH再生系の構築には反応系を厳密に嫌気条件に保つことが必要であることが分かり、これを直接CO_2固定系と組み合わせることは今後の課題として残された。