光エネルギー変換機能をもつタンパク質超分子複合体の電極上での組織化と機能解析

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21年度は下記1および2で示したように、光合成膜構造を模した階層的ナノ組織体を構築し、基板上で高効率な光電変換機能をもつタンパク質色素複合体のナノデバイスの開発を行った。また、その色素複合体のAFM観察ならびにX線の構造解析の結果と合わせて、光合成の色素複合体の動的構造と機能との相関について明らかにした。1 光合成反応中心およびアンテナ系タンパク質色素複合体(LH-RC)の電極上での組織化と機能解析人工的に調製した光合成反応中心(RC)およびアンテナ系タンパク質(LH)色素複合体とそれらのモデルタンパク質色素複合体の自己組織化を基板上で行った。その確認は、UV-VisおよびCDなどの分光学的手法ならびにAFMならびにConductive AFMを用いた検討から行った。その結果、アンテナ系タンパク質/色素複合体複合体中が基板上で配向を制御されて組織化されていることがわかった。また、そのため、それらの複合体の蛍光挙動の比較検討から、クロロフィル色素誘導体間のエネルギーおよび電子移動についてレーザーを用いた分光学的手法で検討できることがわかった。2 アンテナ系タンパク質およびそのモデルタンパク質を用いた色素誘導体の基板上での組織化とその機能解析光捕集系(LH)として紅色光合成細菌、R. ruburmおよびR. Sphaeroidesを培養し、アンテナ色素複合体およびそれを構成するタンパク質(LH・&LH・)ならびにクロロフィル色素(BChl a)色素を単離精製した。そして、アンテナ系タンパク質/色素複合体の再構成を脂質二分子膜(リポソーム膜)中および基板(ITOあるいは金電極)上で行った。その結果、この複合体の形成とその光電変換機能におよぼすタンパク質のアミノ酸組成および脂質の組成の役割について、それぞれ、検討を行うことができた