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橋本 秀樹
（大阪市立大学 大学院理学研究科 教授）
（同上） |
| 植物の光合成系は地球上に降り注ぐ太陽光エネルギーを最も有効に利用しているバイオナノデバイスです。本研究では、光合成系を構築する機能性色素・蛋白質を人為的に改変し再構築すること、及び極超短パルス光の位相制御（チャープ制御）を行うことにより「生命の青写真」を能動的に探索します。物理・化学・生命科学の研究領域を横断的に融合し、バイオナノサイエンス・テクノロジーの基盤概念及び技術形成を促進します。 |
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| 「アナログカロテノイドを再構成することにより創成した光合成細菌 Rb. sphaeroides の人工光反応中心複合体の3次元結晶構造解析の結果 （左図）とカロテノイド周辺の電子密度マップ（右図）」 |
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| （1） |
D. Polli, G. Cerullo, G. Lanzani, S. De Silvestri, K. Yanagi, H. Hashimoto, and R.J. Cogdell Phys. Rev. Lett. (2004) in press.
"Conjugation Length Dependence of Internal Conversion in
Carotenoids: Role of the Intermediate State"
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| （2） |
A.W. Roszak, K. McKendrick, A.T. Gardiner, I.A. Mitchell, N.W. Isaacs, R.J. Cogdell, H. Hashimoto, and H.A. Frank, Structure 12 (2004) 765-773.
"Protein Regulation of Carotenoid Binding: Gatekeeper and Locking Amino Acid Residues in Reaction Centers of Rhodobacter sphaeroides" |
| （3） |
K. Yanagi, H. Hashimoto, A.T. Gardiner, and R.J. Cogdell, J. Phys. Chem. B 108 (2004) 10334-10339.
"Stark spectroscopy on the LH2 complex from Rhodobacter sphaeroides G1C; frequency and temperature dependence" |
| （4） |
G. Cerullo, D. Polli, G. Lanzani, S. De Silvestri, H. Hashimoto, and R.J. Cogdell, Science 298 (2002) 2395-2398.
"Photosynthetic Light Harvesting by Carotenoids: Detection of an Intermediate Excited State" |
| （5） |
H. Hashimoto, H. Takahashi, T. Yamada, K. Kuroyanagi, and T. Kobayashi, J. Phys. Condensed Matter 13 (2001) L529-L537.
"Characteristics of Terahertz Radiation from the Single Crystals of N-Substituted 2-Methyl-4-Nitroaniline" |
| （6） |
H. Hashimoto, Y. Miki, M. Kuki, T. Shimamura, H. Utsumi, and Y. Koyama, J. Am. Chem. Soc., 115 (1993) 9216-9225.
"Isolation by High-Pressure Liquid Chromatography of the cis-trans Isomers of beta-apo-8'-Carotenal, Determination of Their S0-State Configuration by NMR Spectroscopy, and Prediction of Their S1- and T1-State Configuration by Transient Raman Spectroscopy" |
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| （1） |
中谷電子計測技術振興財団第20回研究助成 （平成16年2月）
対象課題「多光子励起型3次元超高速分光計測装置の開発」 |
| （2） |
NEDOグランド（NEDO国際共同研究プロジェクト） （平成14年8月）
対象課題「人工光合成アンテナとナノデバイス開発：光合成アンテナ複合体の機能とナノデバイス開発のためのアンテナ複合体の組織化」 |
| （3） |
英国BBSRC (Japan Partnering Award) （平成14年6月）
対象課題「Construction of nanodeviced based on bacterial light-harvesting complexes」 |
| （4） |
光科学技術研究振興財団平成12年度研究助成 （平成13年2月）
対象課題「光合成アンテナ色素蛋白超分子複合体における光エネルギー変換・ 伝達機構の解明」 |
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| （1） |
自己研究紹介
光合成系は生命が38億年もの歳月を掛け、自然選択と言う圧力のもとで様々な試行錯誤を繰り返した結果創製された地球上における最高速・最高効率を誇る光エネルギー変換機関です。光合成反応は食物連鎖の出発点として地球上の全生物の生命維持に貢献しています。その機能を解明することにより、生体による最も洗練された光操作技術（光捕獲・伝達・変換・散逸技術）を習得することが可能となり、太陽光という最も安全かつほぼ無尽蔵の光の有効利用という観点から光の本質に対して人類未踏の領域を開拓できることが期待できます。私が勢力的に展開している研究の究極到達目標は、(1) 光合成バクテリアの光捕集アンテナ色素蛋白超分子複合体の「集光作用」のメカニズムを、光合成色素カロテノイドとバクテリオクロロフィルの「配列」と「励起状態」の性質を用いて決定すること、(2) カロテノイドの共役系の系統的修正を行って集光作用のメカニズムを解明することです。「光合成反応は現存の地球環境における生命維持のために最適化されているのであって必ずしも光エネルギー変換効率が最適化されている訳では無い」と言う思想にもとづき、有機合成により調製した種々のアナログカロテノイドを生化学的手法により生体系に再構築し、20フェムト秒を切る超高速レーザー分光と電場変調分光等の非線形分光を駆使して分子レベルでの光エネルギー変換機構の解明を目指しています。また、フェムト秒パルス光のチャープ制御技術を駆使することにより、光合成反応のコヒーレント制御の実現を目指しています。
関連紹介記事に関しては、2003年5月号のＪＳＴニュースをご参照ください。
（http://www.jst.go.jp/pr/jst-news/2003/2003-05/page17.html） |
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| （1） |
| 発明者 |
橋本秀樹、服部 欣悟、森 俊樹 |
| 発明の名称 |
カロテノイド類およびその製造方法 |
| 日本国特許 |
特願平10−283423 |
| 出願日 |
1998年9月18日出願 |
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| （2） |
| 発明者 |
橋本 秀樹、森 俊樹 |
| 発明の名称 |
レチノイド類およびその製造方法 |
| 日本国特許 |
特願平10−327457 |
| 出願日 |
1998年11月2日出願 |
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| （3） |
| 発明者 |
橋本 秀樹、阿部 元哉、山田 隆、小林 孝嘉、森 俊樹 |
| 発明の名称 |
重水素を有するテルペノイド類の製造方法 |
| 日本国特許 |
出願整理番号K00398JP00 |
| 出願日 |
2000年8月10日出願 |
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| （4） |
| 発明者 |
佐島徳武、腰原伸也、橋本秀樹、山田 隆 |
| 発明の名称 |
π電子共役分子の二光子励起による光反応制御方法 |
| 日本国特許 |
特願2001-73160 |
| 出願日 |
2001年3月14日出願 |
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| （1） |
20フェムト秒を切る超高速レーザー分光で明らかになった、カロテノイドの中間励起状態の発見に関して、米科学雑誌 Scince に論文発表を行いました。
(Cerullo et al., Science 298 (2002) 2395-2398.) |
| （2） |
有機合成により調製したアナログカロテノイドを天然のアポ蛋白質に再構成した人工の光反中心複合体の単結晶Ｘ線構造解析に成功し、その成果が学術雑誌Structureに掲載されました。この研究成果はさきがけ研究2004年度版パンフレット、「光と制御」領域の扉絵のデザインに採用されています。
また、この成果の一部が学術雑誌Archives of Biochemsitry and Biophysics の Volume 430, Issue 1 (October 2004)のカバーデザインに採用されました。 |
| ※（ ）内は、上段が研究者の現在の所属、下段は応募時の所属 |
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