光エネルギー変換機能をもつタンパク質/色素複合体の自己組織化とその動的機能

具有光能转换功能的蛋白质/色素复合物的自组装及其动力学功能

基本信息

批准号：
13022231
负责人：
南後守
金额：
$ 2.3万
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 on Priority Areas
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

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で光エネルギーから化学エネルギーヘの効率の良い変換が行われている。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。本研究は、光合成で光エネルギー変換機能をもつタンパク質/ポルフィリン色素複合体を人工的に組織化する。そして、その複合体の動的な構造変化とシンクロナイズした電子ならびにプロトンなどの輸送との相関について電極基板上での電流応答から明らかにすることを目的とする。ここでは、諸種の光合成膜のアンテナ(LH)タンパク質およびそれらと類似した疎水性ポリペプチドを合成して、ポルフィリン色素誘導体との複合体を電極上で組織化する。そして、その組織化とシンクロナイズした光エネルギー変換機能について検討した。また、LH-,タンパク質を用いてクロロフィル色素誘導体(BChl aおよびZnBChl a)およびそのモデル色素(Znメソポルフィリン誘導体)複合体の組織化を化学修飾した諸種の基板上で行った。その結果、天然と類似したアンテナ色素複合体を化学修飾した基板上でも安定に作成できることがわかった。^<2e)>つぎに、その複合体の組織化とシンクロナイズした光電変換能について分光学的手法および電極応答から検討を行った。その結果、光波長に依存した電流応答がBChl aを用いた場合に顕著に見られ、その光電変換能は、アンテナ色素複合体の構造変化に大きく依存することが認められた。これらのことから、その複合体の動的な構造変化とシンクロナイズした光電変換能を観察できることがわかった。

在植物、光合细菌等的光合膜中，光能通过天线（LH）系统、光化学反应中心（RC）以及随后的电子传输链高效地转化为化学能。这种转化主要发生在光合膜中由各种蛋白质/色素复合物组成的超分子复合物中。在这项研究中，我们将人工组织一种蛋白质/卟啉色素复合物，其具有光合作用中转换光能的功能。本研究的目的是阐明配合物的动态结构变化与电极基板上电流响应的电子和质子同步传输之间的相关性。在这里，合成了各种光合膜天线（LH）蛋白和类似的疏水性多肽，并在电极上组装了与卟啉染料衍生物的复合物。然后，我们研究了它的组织和同步光能转换功能。此外，利用 LH-蛋白，我们在各种化学修饰的基质上组装了叶绿素色素衍生物（BChl a 和 ZnBChl a）及其模型色素（Zn 中卟啉衍生物）复合物。结果，我们发现即使在化学改性的基材上也可以稳定地产生类似于天然染料的天线染料复合物。 ^<2e)>接下来，我们使用光谱方法和电极响应研究了复合材料的组织及其同步光电转换能力。结果，当使用BChl a时，清楚地观察到与光波长相关的电流响应，并且发现其光电转换能力在很大程度上取决于天线染料复合物的结构变化。从这些结果中，我们发现可以观察到与复合物的动态结构变化同步的光电转换能力。