色素集積型光合成アンテナとその人工モデルの単一超分子レベルでの解析

单超分子水平的色素集成光合天线及其人工模型分析

• 批准号: 02J05747
• 负责人: 佐賀 佳央
• 金额: $ 4.61万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J05747/
• 关键词: 光合成; 緑色光合成細菌; 集光アンテナ組織; クロロゾーム; バクテリオクロロフィル; 自己会合体; 蛍光スペクトル; 単一超分子分光

光合成初期過程における高効率の光エネルギー伝達は基礎科学の重要課題のひとつであるとともに光エネルギー変換などの応用研究に寄与することが期待される。そこで本研究課題では、緑色光合成細菌の膜外集光アンテナ超分子であるクロロゾーム、およびその人工モデルを対象とし、単一分子科学の観点から研究を推進した。天然のクロロゾームに関しては、5種類の緑色光合成細菌から単離したクロロゾームと、それらをアルカリ処理することでエネルギー受容体(ベースプレート)を取り除いたクロロゾームを、近接場蛍光顕微鏡を用いて単一超分子レベルで蛍光スペクトルを測定し、それらの分光特性をクロロゾームの集光色素組成や構成成分と関連させて解析した。また、共焦点レーザー蛍光顕微鏡を用いた極低温における測定では、単一クロロゾーム内における集光BChl自己会合体からエネルギー受容型BChl-a/タンパク質複合体(ベースプレート)への励起エネルギー移動の観測に成功し、単一超分子レベルでのエネルギー移動効率の不均一性を明らかにした。さらに、単一クロロゾームに存在する集光BChl色素の個数の測定を行った。人工モデルに関しては、ゾル-ゲル法を改良することで集光色素の自己会合体をシロキサンネットワークで被覆した非常に安定なナノ粒子を作製する方法論を確立し、それらの物性を詳細に解析した。また、これらのモデルナノ粒子において励起エネルギー移動を行う系を作製することに成功した。

在早期光合作用过程中，高效的光能转移是基础科学中的重要问题之一，有望有助于应用研究，例如光效率转换。因此，该研究主题是从单分子科学的角度来促进研究，重点是氯化体，绿色光合细菌的天线超分子及其人工模型。关于天然氯体，从五种类型的绿色光合细菌和叶绿体中分离出来的氯体从其能量受体（基板）通过碱处理从其能量受体中去除（基板）用于测量单个超分子水平的荧光光谱，并使用近场泛滥的显微镜和它们的光谱构成，并分析了相关性的组合，并分析了这些相关性的组合。氯化体。此外，已经成功观察到使用共焦激光荧光显微镜在极低温度下进行测量，以观察到从光浓缩的BCHL BCHL自我相关物体到能量引起的BCHL-A/蛋白质复合物（基本板）的激发能量转移，在单个氯体内，揭示了单个氯糖体内的质量转移，从而揭示了单个能量的杂质转移。此外，测量了单个叶绿体中存在的光固定BCHL染料的数量。关于人工模型，建立了一种方法来产生高度稳定的纳米颗粒，该纳米颗粒通过改进Sol-Gel方法覆盖了Siloxane网络，并详细分析了它们的物理性能。此外，我们成功地制造了一个在这些模型纳米颗粒中进行激发能量传递的系统。

项目成果

佐賀 佳央: "Isolation of BacteriochlorophyII-c Containing Species of Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobium vibrioforme"Journal of Photoscience. 9. 341-343 (2002)

Yoshio Saga：“含绿硫光合细菌 Chlorobium v​​ibrioforme 的细菌叶绿素 II-c 的分离”《光科学杂志》9. 341-343 (2002)。

民秋 均: "Synthesis of Homologously Pure Bacteriochlorophyll-e and f Analogues from BChls-c/d via Transformation of the 7-Methyl to Formyl Group and Self-Aggregation of Synthetic Zinc Methyl Bacteriopheophorbides-c/d/e/f in Non-Polar Organic Solvent"Tetrahed

Hitoshi Tamaki：“通过 7-甲基向甲酰基的转化以及合成甲基锌细菌脱镁叶绿素-c/d/e/f 在非-中的自聚集，从 BChls-c/d 合成同源纯细菌叶绿素-e 和 f 类似物 -极性有机溶剂"四面体

佐賀 佳央: "Fluorescence Emission Spectroscopy of single Light-Harvesting Complex from Green Filamentous Photosynthetic Bacteria"The Journal of Physical Chemistry B. 106. 1430-1433 (2002)

Yoshio Saga：“来自绿色丝状光合细菌的单一光捕获复合物的荧光发射光谱”物理化学杂志 B. 106. 1430-1433 (2002)

佐賀 佳央: "Self-Assay of Synthetic Zinc Chlorias in a Silicate Micelle by Sol-Gel Process"Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters. 12. 1229-1231 (2002)

Yoshio Saga：“通过溶胶-凝胶法对硅酸盐胶束中的合成氯化锌进行自我测定”《生物有机和药物化学快报》12. 1229-1231 (2002)。

佐賀 佳央: "Spectral Heterogeneity in Single Light-Harvesting Chlorosomes from Green Sulfur Photosynthetic Bacterium Chlorobium tepidum"Photochemistry and Photobiology. 75. 433-436 (2002)

Yoshio Saga：“来自绿硫光合细菌 Chlorobium tepidum 的单一光捕获叶绿体的光谱异质性”光化学和光生物学 75. 433-436 (2002)。