有機無機複合光成膜の合成・アミノ酸型ポルフィリンオリゴマーの利用

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本計画は「緑色植物の光合成チタコイド膜を参考に、有機・無機複合型ナノ構造を構築すること」である。この課題に対して平成18年度は以下の成果を得た。1)14〜17年度にかけて我々はシアノバクテリアの光捕集蛋白質を参考に新しい原理に基づくアンテナクロロフィルの開発をおこない、また、長い蛍光寿命を有するポルフィリンアレイの構築と色素アレイのスペクトル制限分子力学シミュレーションプログラムの開発を行なってきたが、本年度はその集大成として色素配向の分布構造を明らかにし、PSIとの比較をおこなった。また、この成果は今後クロロフィル型の高効率光エネルギー輸送系の構築をおこなう基礎になると期待できる。2)ヒドロゲナーゼのモデル化に関する生物無機化学的研究を試み、[NiFe]活性中心に関して、システイン含有テトラペプチドを配位子とするニッケル塩の合成・構造解析(NMR、EXAFS)に成功し、[NiFe]ヒドロゲナーゼ中心構造構築のためのプラットフォームづくりをおこなった。この成果は今後Feを導入し、安定な光合成型光エネルギー変換水素発生系を構築するための基礎になるものと期待される。3)クロロフィル誘導体を用いて、シアノバクテリアPSIIの光電変換中心であるいわゆるスペシャルペアの忠実構造モデルの合成に成功した。このモデルは今後アクセサリークロロフィルのモデルやフェオフィチンモデルを結合させた系への発展の基礎になるものと考えている。4)上記アンテナクロロフィルモデルをシリコン型ベシクルの脂質2重膜中に高密度に閉じ込めることに成功した。この成果は、将来、初発電荷分離の反応中心、水素発生サイト、酸素発生サイトをシリコンナノベシクルの表面に組み込む基礎になるものと期待される。