南後 守 / プロフィール・業績

プロフィール

名前南後 守(Mamoru Nango)
所属

特任教授
大阪市立大学 複合先端研究機構
〒558-8585 大阪市住吉区杉本3-3-138
TEL & FAX:06-6605-2529

プロジェクト教授
名古屋工業大学
〒466-8585 名古屋市昭和区御器所町
TEL:052-735-5226,FAX:052-735-5208

E-mail nango*ocarina.osaka-cu.ac.jp(*=@)
nango*nitech.ac.jp(*=@)
URLhttp://www.ocarina.osaka-cu.ac.jp/profile/mamoru_nango_j.html

略歴

専門分野

生体機能関連化学・生体機能高分子・人工光合成

研究目的

   研究目的は、光合成細菌あるいは植物の光合成膜での高効率な光エネルギー変換機能をもつアンテナ系タンパク質・色素複合体の構築原理を明らかにして、その機能をもつ人工光合成デバイスを開発することである。そのアプローチは光合成膜の諸種のアンテナ系膜タンパク質・色素複合体を人工的に調製し、基板上で色素複合体の構築とその機能評価を検討する。そして、光合成での高効率な光エネルギー変換システムの電極基板上での構築と同時にその機能をもつナノバイオデバイスの開発を目指す。

Main research;

   The purpose of this proposal is to use photosynthetic pigment complexes of purple photosynthetic bacteria or green plant in order to construct an artificial photosynthesis assembling these complexes on electrodes with a fine direction and orientation for developing solar PV and fuel cells. The advantage of the pigment complex is its high efficiency of light-energy conversion throughout the near UV to near IR region and much higher durability using these methods than ordinary light-harvesting (LH) complex isolated from photosynthetic bacteria or green plant. Expanding existing PV technologies by incorporation of modified photosynthetic protein/pigments complexes or their protein-mimic materials to perform tasks of light-harvesting and charge separation, is currently explored as a novel concept, which makes use of natural protein environments to create a directional flow of light energy and electronic charge separation, meanwhile reducing the cost aspect by the use of bio-materials and their synthetic protein-mimic materials. The majority of the aim is construction of the array of artificial photosynthetic system with patterning substrate and building solar batteries and solar fuel using modified photosynthetic protein materials prepared from modern biosynthetic manufacturing methods and photosynthetic pigments for energy harvesting materials.

Ⅰ.最近の主な研究内容

 植物、光合成細菌などの光合成膜では、膜タンパク質複合体が生体色素分子を積み木のごとく階層的組織体を構成し、高効率な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膜を構築している。最近,この光合成膜の光エネルギー変換系の構造とその機能との関係についてはナノレベルで明らかになってきており、社会的要請の強い光合成での光電変換システムを有効利用したデバイスの開発が可能となっている。我々は、光エネルギー変換機能をもつタンパク質・色素複合体を電極基板上に組織化し、基板上で高効率な光電変換機能をもつタンパク・色素複合体の構築とそれらの機能をもつデバイス開発を行っている。 これらの研究の進展により、光エネルギー変換機能をもつタンパク質・色素複合体の構造と機能との関係について明らになり、また、社会的に要請の強い光エネルギー変換機能をもつ人工光合成システムの構築が期待できる。

Ⅱ.主な研究テーマ

1.人工光合成アンテナとナノバイオデバイス開発

①光合成でのアンテナ系タンパク質色素複合体の基板上での組織化

 光合成膜の光エネルギー変換系で行われているアンテナ系タンパク質・色素複合体の距離と配向を制御した二次元組織化と効率の良い光電変換システムの作成を脂質二分子膜系ならびに電極上で行った。特に,光合成細菌ならび植物から単離精製した光合成タンパク質・色素複合体を電極上に配向制御して薄膜化 することにより,700~900 nmの長波長帯をカバーする光電流を観測し,暗下でも光電変換機能ならびに水素発生機能をもつこれまでにないデバイスを開発した。

②光合成でのアンテナ系モデルタンパク質・色素複合体の基板上での組織化と機能評価

 本研究では,①の知見をもとに,光合成細菌の諸種のアンテナ系膜タンパク質・色素複合体およびそのモデルポリペプチド・色素複合体の電極基板上での組織化とその機能の評価を行い,光エネルギー変換機能をもつアンテナ系タンパク質・色素複合体の構築原理を明らかにしている。

2.生体エネルギー変換人工膜の構築

 光合成膜の人工的な電子伝達輸送システムの構築とそのシステムの機構解明を目指して,人工ポリペプチドとヘムモデル色素との自己組織化を行い,効率の良い生体エネルギー変換システムの構築を行った。また,生体膜の電子輸送のモデルとして電極上および脂質二分子膜中でのポルフィリンならびにヘム色素 誘導体の電子伝達作用について比較検討を行った。その成果として,光合成膜中で重要なエネルギー変換機能をもつ色素誘導体の輸送機能をモデル的に明らかに した。そして,膜中での色素誘導体の電子輸送にはポルフィリン環が互いに接することによりはじめて電子輸送が起こることを示した。また,電極上でのポル フィリン色素誘導体の固定化は,デバイスとしても優れた機能をもつことができ,酸素還元電子伝達センサーなどへの展開できることがわかった。

3.輸送ナノデバイスの開発

 生体エネルギー変換機能膜をもつ人工膜の構築の展開として,遺伝子導入キャリヤーとしてのポリカチオン化リン脂質の合成とその機能評価を行っている。また,遺伝子治療・再生医療を目指したマイクロバイオ医学工学研究創出事業プロジェクトの一環として,最近では,がん治療を目指した遠赤外線治療なら びに光線力学療法 (PDT)など光応答性デバイスの開発を検討している。

最近の論文

最近の主な著書(企画・編集・執筆)

  1. Springer, Lecture Notes Energy 32, “Solar to Chemical Energy Conversion” M. Sugiyama, K.Fujii & S. Nakamura eds., Part IV. pp.437-4554,(2016), M.Kondo, T.Dewa, M.Nango, "Electronic Device Approach Using Photosynthesis Assembly of Photosynthetic Protein Complexes for the Development of Nanodevices".
  2. 南後 守(企画・編集)日本化学会編 化学同人出版CSJカレントレビュー No.21 「活性酸素・フリーラジカルの科学」2016年『化学同人出版CSJカレントレビューNo.15』,日本化学会編。
  3. 南後 守(企画・編集・執筆),2015年,「光合成のエネルギー変換と物質変換:人工光合成をめざして」,化学同人出版。PartⅥII:22章 「人工光合成と光合成を利用した物質変換」,23章 「人工光合成アンテナと光電変換ナノデバイスへの展開」
  4. 近藤政晴・出羽毅久・南後 守,2015 年「人工光合成」第3章 「光合成の光捕集系タンパク質色素複合体の構造と機能」 三共出版,p36-54。
  5. 南後 守(企画・編集・執筆),2013年,「次世代の水素エネルギー開発」,『化学同人出版CSJカレントレビューNo.15』,日本化学会編。
  6. 近藤政晴・出羽毅久・南後 守,2013年,「光合成色素タンパク質複合体の基板上への組織化と光電変換素子への展開」,『バイオインダストリー』,Jan 2012,シーエムシー出版,p18-26。
  7. 落合剛・近藤政晴・南後 守,2012年,「人工光合成:光電変換機能をもつ光合成系タンパク質・色素複合体モデルの構築とその機能評価」,『表面』,p10-19。
  8. 近藤政晴・南後 守,2012年,「人工光合成と光エネルギー変換ナノデバイスへの展開」,『化学工業』,p61-69。
  9. 南後 守・蒲池利章,2010年,「光合成の基礎」,『化学同人出版CSJカレントレビューNo.2』,日本化学会編,p12-16。
  10. 南後 守・橋本秀樹,2010年,「人工光合成アンテナ:光合成のアンテナ複合体を用いた光電変換素子への展開」,『化学同人出版CSJカレントレビューNo.2』,日本化学会編,p40-45。
  11. 南後 守,2010年,「人工光合成アンテナと光電変換素子への展開」,『太陽電池の基礎と応用』,日本学術振興会編,培風館,p328-334。

最近の主な発表論文名・掲載誌名

  1. Y. Yoneda, T. Noji, T. Katayama, N. Mizutani, D. Komori, M. Nango, H. Miyasaka, S. Itoh, Y. Nagasawa, T. Dewa, “Extension of Light-Harvesting Ability of Photosynthetic Light-Harvesting Complex 2 (LH2) through Ultrafast Energy Transfer from Covalently Attached Artificial Chromophores” J. Am. Chem. Soc. 137, 13121 (2015)
  2. M. Kondo, S. Ishigure, Y. Maki, T.Dewa, M.Nango, Y.Amao, "Photoinduced hydrogen Production with photosensitsization of Zn Chrorophyll analog dimer as a phtososynsthetic special pair model", J. Hydrogen Energy, 40,5313-5318 (2015).
  3. T. Noji, M. Kondo, T.Jin, T.Yazawa, H. Osuka, Y. Higuchi, M. Nango, S. Itoh, T. Dewa, "Light-Driven Hydrogen Production by Hydrogenases and a Ru- Complex inside a Nanoporous Glass Plate under Aerobic External Conditions", J. Phys.Chem. Lett., 5, 2403-2407(2014).
  4. M. Nango, M. Sugiura ed., "Photosynthesis and artificial photosynthesis research", Res Chem Intermed, 40, 9, Springer (2014).
  5. A. Sumino, T. Dewa, T. Noji, Y.Nakano, N.Watanabe, R. Hildner, N. Bösch, J. Köhler, M.Nango, "Phospholipids Modulate Self-Assembled Nanostructure and Energy Transfer of the Light-Harvesting Complex 2 in Lipid Bilayers", J. Phys. Chem. B,117, 10395-10404 (2013).
  6. T. Dewa, A. Sumino, N. Watanabe, T. Noji, M. Nango, "Energy Transfer and Clustering of Photosynthetic Light-Harvesting Complexes in Reconstituted Lipid Membranes", Chem. Phys., 419, 200-204 (2013).
  7. S.Tubasum, S.Sakai, T.Dewa, V.Sundstrom, S. Ivan, M. Nango, T. Pullerits, "Anchored LH2 Complexes in 2D Polarization Imaging", J. Phys. Chem.B, 117, 11391-11396(2013).
  8. S. Sakai, T. Noji, M. Kondo, T. Mizuno, T. Dewa, T. Ochiai, Y. Hisanori,S.Ito, H.Hashimoto, M. Nango, "Molecular Assembly of Zinc Chlorophyll Derivatives by Using Recombinant Light-Harvesting Polypeptides with His-tag and Immobilization on a Gold Electrode", Langmuir, 29, 5104-5109(2013).
  9. N. Yonenaga, E. Kenjo, T. Asai, A. Tsuruta, K. Shimizu, T. Dewa, M. Nango, N. Oku, "RGD-based active targeting of novel polycation liposomes bearing siRNA for cancer treatment", J. Cont. Release, 160, 177-181 (2012).
  10. S. Yajima, R.A. Furukawa, M. Nagata, S. Sakai, M. Kondo, K.Iida, T. Dewa, and M. Nango, "Two-dimensional patterning of bacterial light-harvesting 2 complexes on lipid-modified gold surface", Appl. Phys. Lett., 100, 233701 (2012).
  11. M. Nagata, M. Amano, T.Joke, K. Fuji, A. Okuda, M. Kondo, S.Ishigure, T. Dewa, K. Iida, F. Secundo, Y. Amao, H.Hashimoto, M. Nango, "Immobilization and Photocurrent Activity of a Light-Harvesting Antenna Complex II, LHCII Isolated from a Plant on Electrodes", ACS Macro Lett., 1, 296-299(2012).
  12. T. Ochiai, M. Nagata, K. Shimoyama, T. Kato, T. Asaoka, M. Kondo, T. Dewa, K. Yamashita, A. Kashiwada, S. Futaki, H. Hashimoto, M. Nango, "Two-Dimensional Molecular Assembly of Bacteriochlorophyll a Derivatives Using Synthetic Poly(Ethylene Glycol)-Linked Light-Harvesting Model Polypeptides on a Gold Electrode Modified with Supported Lipid Bilayers", ACS Macro Lett., 1, 28-22(2012).
  13. M.Kondo, K. Iida, T. Dewa, H. Tanaka, T. Ogawa, S. Nagashima, K. V. P. Nagashima, K.Shimada, H. Hashimoto, A. T. Gardiner, R. J. Cogdell, M. Nango , "Photocurrent and Electronic Activities of Oriented-His-tagged Photosynthetic Light-Harvesting/Reaction Centre Core Complexes Assembled onto a Gold Electrode", Biomacromolecules, 13, 432-438(2012).
  14. T. Asai, S. Matsushita, E. Kenjo, T. Tsuzuku, N. Yonenaga, H. Koide, K. Hatanaka, T. Dewa, M. Nango, N. Maeda, H. Kikuchi, N. Oku, "Dicetyl phosphate-tetraethylenepentamine-based Liposomes for Systemic siRNA Delivery", Bioconjugate Chem., 22 429-435 (2011).
  15. S. Sakai, A. Hiro, M. Kondo, T. Mizuno, T. Tanaka, T. Dewa, M. Nango, "Overexpression of Rhodobacter sphaeroides PufX-bearing maltose-binding protein and its effect on the stability of reconstituted light-harvesting core antenna complex", Photosynthesis Res., 111, 63-69(2011).
  16. A. Sumino, T. Dewa, T. Takeuchi, R. Sugiura, N. Sasaki, N. Misawa, R. Tero, T. Urisu, A.T. Gardiner, R.J. Cogdell, H. Hashimoto, M. Nango "Construction and Structural Analysis of Tethered Lipid Bilayer Containing Photosynthetic Antenna Proteins for Functional Analysis", Biomacromolecules, 12, 2850-2858(2011).
  17. Ayumi Sumino, Takehisa Dewa, Masaharu Kondo, Takashi Morii, Hideki Hashimoto, Alastair Gardiner, Richard Cogdell, and M. Nango, "Selective Assembly of Photosynthetic Antenna Proteins into a Domain-Structured Lipid Bilayer for the Construction of Artificial Photosynthetic Antenna Systems: Structural Analysis of the Assembly using Surface Plasmon Resonance and Atomic Force Microscopy", Lamgmuir, 27, 1092-1099(2011).
  18. Shuichi Ishigure, Takashi Joke, Yoshito Takeuchi, Kotaro Kuzuya, Tatsuro Mitsui, Shingo Ito, Yuji Kondo, Shigeki Kawabe, Masaharu Kondo, Takehisa Dewa, Keiji Yamashita, Hiroyuki Mino, Shigeru Itoh , and M. Nango, "Peroxide Decoloration of CI Acid Orange 7 Catalyzed by Manganese Chlorophyll Derivatives at the Surfaces of Micelles and Lipid Bilayers", Langmuir, 26, 7774-7782(2010).
  19. Takehisa Dewa, Tomohiro Asai, Yuka Tsunoda, Kiyoshi Kato, Daisuke Baba, Misa Uchida, Ayumi Sumino, Kayoko Niwata, Takuya Umemoto, Kouji Iida, Naoto Oku and M. Nango, "Liposomal Polyamine-Dialkyl Phosphate Conjugates as Effective Gene Carriers: Chemical Structure, Morphology, and Gene Transfer activity" , Bioconjugate Chem. 21, 844-852 (2010).
  20. Tsuyoshi Ochiai, Morio Nagata, Kosuke Shimoyama, Mizuki Amano,Masaharu Kondo, Takehisa Dewa, Hideki Hashimoto, and M. Nango, "Immobilization of Porphyrin Derivatives with a Defined Distance andOrientation onto a Gold Electrode Using Synthetic Light-Harvestingα-Helix Hydrophobic Polypeptides", Langmuir, 26(18), 14419-14422 (2010).
  21. M. Nango, M. Nagata, K. Iida, T. Dewa, "Assembly of Bacteriochlorophyll a Complexes Using Light-harvesting Polypeptide from Photosynthetic Bacteria and Its Model Synthetic Polypeptides", "BOTTOM-UP NANOFABRICATION:", Supramolecules, Self-Assemblies, and Organized Films, K. Ariga, H. S. Nalwa eds., (ASP),Vol. 2, Chap. 6, 177-198(2009).
  22. K. Iida, T. Dewa, M. Nango, "Assembly of Bacterial Light Harvesting Complexes on Solid Substrates", The Purple Photosynthetic Bacteria, C.N. Hunter, F. Daldal, M. C. Thurnauer, J. T. Beatty eds., (Springer, Dordrecht), Vol.28, Chap.43, 861-875 (2008).
  23. H. Oikawa, S. Fujiyoshi, T. Dewa, M. Nango and M. Matsushita "How Deep Is the Potential Well Confining a Protein in a Specific Conformation? A Single-Molecule Study on Temperature Dependence of Conformational Change between 5 and 18 K", J. Am. Chem. Soc., 130, 4580(2008).
  24. K. Nakagawa, S. Suzuki, R. Fujii, A. T. Gardiner, R. J. Cogdell, M. Nango, and H. Hashimoto "Probing the Effect of the Binding Site on the Electrostatic Behavior of a Series of Carotenoids Reconstituted into the Light-harvesting 1 Complex from Purple Photosynthetic Bacterium Rhodospirillum rubrum Detected by Stark Spectroscopy", J. Phys. Chem., 112, 9467-9475(2008).
  25. M.Nango, "Molecular Assembly of Bacteriochlorophyll Complexes Using Synthetic Light-harvesting (LH) Model Polypeptides", in Chlorophylls and Bacteriochlirophylls, ed by B.Grimm, R.J.Porra, W.Rüdiger, H.Scheer, Springer, 25, 365-373(2006).

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