本研究では、分子内電荷移動（ICT）状態という励起状態をもつカロテノイド色素を再構成することにより人工光合成アンテナタンパク質複合体を創成しました。エネルギー伝達機構を時間分解分光測定により調査した結果、創成したアンテナタンパク質複合体は、分子内電荷移動状態を介することによって天然を超えるエネルギー移動効率を実現していることを発見いたしました。
本研究成果は、Nature Publishing Group が出版する国際学術誌『Communications Chemistry』に2022年10月26日付けでオンライン掲載されました。

<ポイント>
・分子内電荷移動（ICT）励起状態を持つカロテノイド色素を、カロテノイド色素(Car)を生合成しない紅色光合成細菌のアンテナタンパク質複合体に再構成し、新規光捕集アンテナタンパク質複合体を創成しました。
・定常状態の分光測定から、創成したアンテナタンパク質複合体は、Carからバクテリオクロロフィル(Bchl)への励起エネルギー移動効率が79±1％であることを発見しました。これは、天然におけるCarを持つ同種の光合成細菌の励起エネルギー移動効率、28％をはるかに超えていました。
・フェムト秒およびサブナノ秒時間分解吸収分光法を用いて光励起ダイナミクスを調査することで、創成したアンテナタンパク質複合体では、カロテノイド色素の第一励起(S1)状態とICT状態とがカップリングした、S1/ICT状態から主にエネルギー移動していることを解明しました。

【発表論文】
タイトル：Intramolecular charge-transfer enhances energy transfer efficiency in carotenoid reconstituted light-harvesting 1 complex of purple photosynthetic bacteria
（和訳：カロテノイドを再構成した紅色光合成細菌の中心光捕集アンテナタンパク質複合体において分子内電荷移動はエネルギー移動効率を向上させる）
著者：Nao Yukihira, Chiasa Uragami, Kota Horiuchi, Daisuke Kosumi, Alastair T. Gardiner, Richard J. Cogdell, Hideki Hashimoto
雑誌名：Communications Chemistry ( DOI: 10.1038/s42004-022-00749-6 )

関西学院大学報道発表：https://www.kwansei.ac.jp/news/detail/4739

関西学院大学ニュースページ：https://www.kwansei.ac.jp/news/detail/4740