光合成再構成膜における色素タンパク複合体の超分子配列とエネルギー移動との相関

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紅色光合成細菌の光合成初期過程では、アンテナ色素タンパク質複合体(LH1,LH2)と光反応中心複合体(Reaction Centre, RC)が密接に関わりあい、超分子構造を形成することにより、超高速かつ高効率なエネルギー変換を実現している。これらの色素タンパク質複合体の超分子配列と効率的なエネルギー移動との関係を解明するために、本研究課題では、光合成再構成膜の構築を行い、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて光合成再構成膜中の色素タンパク質複合体の超分子配列を明らかにした。さらに配列の明らかになった部分に関して、LH2からLH1へのエネルギー移動を確認することで、色素タンパク質複合体の配列情報とエネルギー移動との相関を見いだすことを目的とした。紅色光合成細菌Blc.viridisからLH1-RCを、別種の光合成細菌Rsp.AcidophilaからLH2をそれぞれ単離・精製し、LH1-RC/LH2の量比を変化させて、また脂質と色素タンパク質複合体量比(LPR)を変化させて、脂質二重層膜内に組み込むことで光合成再構成膜を作製した。これら光合成再構成膜を原子間力顕微鏡(AFM)で観察すると、色素タンパク質複合体の混合比率の違いにより、色素タンパク質複合体が斜方格子や三角格子を形成していることがわかった。また、再構成光合成膜中の脂質量を高めると、色素タンパク複合体の配列が乱雑になることを観察した。また、顕微蛍光システムおよび蛍光マッピングシステムの構築を試みた。800nmのレーザー光を照射するとLH2が選択的に励起し、LH1にエネルギーを渡し、LH1からの蛍光を検出した。作製した再構成光合成膜をPVAポリマーと混合し、固体状態でのエネルギー移動を検出した。再構成光合成膜中の色素タンパク質複合体の局所構造の違いにより、LH2からの、またLH1からの蛍光強度比が異なることを見いだした。