光電変換機能をもつタンパク質/色素複合体の組織化と電極上での機能解析

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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およびR.sphaeroides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、昨年に引続き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、光合成細菌膜で発現させたLH1-RCおよび合成した疎水性タンパク質と諸種のクロロフィル誘導体との複合体形成を諸種のアルケンチオールで修飾した金電極上で行った。そしてこの複合体の形成と機能におよぼすタンパク質の配向と距離の影響について検討した。また、アンテナ(LH2)ならびにそのコア複合体(LH1-RC)を脂質二分子膜で化学修飾したITO電極上で組織化し、その動的挙動を全反射蛍光顕微鏡により観察した。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単分子膜をITO電極上で安定に作成できることがわかった。つぎに、LH1-RC複合体の光電変換能について電極応答から検討を行った結果、その光電変換能は光波長に依存し、アンテナ色素複合体の配向と構造に大きく依存することが認められた。