Novel Energy Transfer Pathways and Their Ultrafast Dynamics of Biohybrid Light-harvesting Complexes

生物混合光捕获复合物的新型能量转移途径及其超快动力学

• 批准号: 21H01985
• 负责人: 出羽 毅久
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01985/
• 关键词: 光合成; 光収穫系複合体; 超高速エネルギー移動; バイオハイブリッド; バイオハイブリッド光収穫系; 光収穫系; LH2

紅色光合成細菌由来の光収穫系複合体(LH2)に蛍光色素を付加した諸種のバイオハイブリッドLH2を作成した。分子生物学的手法により蛍光色素の結合位置となるシステインをLH2αポリペプチドに導入した変異体を6種類作成した。(1) LH2リング内部でB850バクテリオクロロフィル近接する位置に結合位置を導入したもの（２種類）、(2)B850のリング上部から近接する位置（３種類）、(3) B800バクテリオクロロフィルに近接する位置（１種類）。(1)については前年度にエネルギー移動速度を計測し、サブpsから3 psでのエネルギー移動が起こっていることが確かめられた。今年度は(2)のうち１種類についてエネルギー移動速度を計測したところ、ドナーアクセプター間の距離が(1)に比べて長いにも関わらず、(1)と同程度のエネルギー移動速度を示した。このことから、ドナーとなる蛍光色素の位置が少し変化しても、蛍光色素とB850間の強い結合が保たれることにより、サブpsのエネルギー移動を達成することが可能となると考えられた。(3)については蛍光色素ーB800ーB850の連続的なエネルギー移動経路によるダイナミクスを観測することを目的とした。実際計測したところ、蛍光色素からB800へのエネルギー移動は約300fsで起こっており、その後B850へは1-7psでエネルギー移動していた。現在詳細なキネティクスモデルにより詳細な機構を調べている。

通过将荧光染料添加到源自红色光合细菌的光收获络合物（LH2）中，制备了各种生物杂化LH2。通过分子生物学技术制备了六种变体，其中将半胱氨酸（是荧光染料的结合位置）引入到LH2α多肽中。 （1）在LH2环内引入的结合位置，位于接近B850菌氯叶绿色的位置（2）接近B850环（3型）的位置，以及（3）接近B800 B800型细菌氯酚（1型）的位置。关于（1），能量转移速度在上一年测量，并确认能量转移是从子PS出发的3 ps。今年，当我们测量（2）之一的能量传递速度时，尽管供体受体之间的距离较长，但与（1）相比，它显示出类似于（1）的能量传递速度。这表明，即使供体荧光染料的位置略有变化，荧光染料和B850之间的牢固键也可以保持子PS的能量转移。对于（3），目的是观察由于连续的能量传递路径而导致荧光染料B800-B850的动力学。实际上，从荧光染料到B800的能量转移发生在约300FS，然后以1-7Ps的速度转移到B850。我们目前正在使用详细的动力学模型研究详细的机制。

项目成果

SBP-β-NPのフォトクロミズムにおける温度依存性と励起波長依存性

SBP-β-NP 光致变色的温度依赖性和激发波长依赖性

• 发表时间: 2023
• 作者: 松中 由有;山本 哲也;日名子 一起;邨井 孝行;石川 宙;長澤 裕
• 通讯作者: 長澤 裕

バイオハイブリッド光収穫系複合体LH2の励起エネルギー移動

生物混合光捕获系统复合体 LH2 的激发能量转移

• 发表时间: 2022
• 作者: Hata Yuuki;Hiruma Sumiyo;Sakurai Yuta;Sugiura Kai;Miyazaki Hiromi;Serizawa Takeshi;Nakamura Shingo;三好沙也加・井改知幸・八島栄次;Jiro Kumaki;出羽毅久・鬼頭征也・山本哲也・米田勇祐・近藤政晴・宮坂博・長澤裕
• 通讯作者: 出羽毅久・鬼頭征也・山本哲也・米田勇祐・近藤政晴・宮坂博・長澤裕

光収穫系タンパク質LHCIIの脂質二重膜への導入と蛍光色素分子による光電変換機能拡張

将光捕获蛋白LHCII引入脂质双层膜并利用荧光染料分子扩展光电转换功能

• 发表时间: 2021
• 作者: 犬飼 裕也;Yuze Yao;小野 祐太朗;Agman Gupta;Rahul Bhardwaj;青木 健太郎;長尾 祐樹;桑原隼人・近藤政晴・出羽毅久
• 通讯作者: 桑原隼人・近藤政晴・出羽毅久

糖ガラス中の色素Auramine Oが示すred-edge効果

糖玻璃中染料 Auramine O 的红边效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 豊 淳史;田中 丈朝;石川 宙;長澤 裕
• 通讯作者: 長澤 裕

Energy transfer dynamics and the mechanism of biohybrid photosynthetic antenna complexes chemically linked with artificial chromophores

与人工发色团化学连接的生物杂化光合天线复合物的能量传递动力学和机制

• DOI: 10.1039/d2cp02465a
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Chemistry Chemical Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Yoneda Yusuke;Noji Tomoyasu;Mizutani Naoto;Kato Daiji;Kondo Masaharu;Miyasaka Hiroshi;Nagasawa Yutaka;Dewa Takehisa
• 通讯作者: Dewa Takehisa