Letter 化学：人工光合成膜によるCa2+の能動輸送 2002年11月28日 Nature 420, 6914 doi: 10.1038/nature01209 熱力学的勾配に逆らう方向に膜を通過するカルシウムイオン輸送は、筋収縮、クエン酸回路、グリコーゲン代謝、神経伝達物質の放出、視覚、生体シグナル伝達、免疫応答などの多くの生物学的プロセスに不可欠である。脂質膜または液膜を通して金属イオンを輸送する合成システムはよく知られており、輸送促進のため光が用いられている場合もある。一般的には、対称的な構造の膜内にある担体分子が、膜の一方の側の水溶液中のイオンを結合し、反対側の水溶液にそれを放出する。熱力学的駆動力は、2種類の水溶液間のイオン濃度差、補助的に働く分子種の作る同様の勾配との共役、あるいは非対称光子フラックスによる担体の光変調によって与えられる。今回我々は、能動輸送が濃度勾配によって推進されるのではなく、脂質二重層を横切って非対称的に配置される光活性分子内の光誘起電子移動によって推進されるという、従来とは異なる方法について報告する。このシステムは、膜内の人工光合成反応中心から推進力を得て機能する、レドックス感受性かつ親油性のCa2+結合性シャトル分子を基本要素として持つ合成光駆動膜貫通型Ca2+ポンプを構成している。こうした構造は、リポソームの二重層を通してカルシウムイオンを輸送し、カルシウムイオン濃度勾配と膜電位の両者を発生させる。これは、プロトンに関するMitchellの酸化還元ループメカニズムの概念を拡大し、二価カチオンを含めたものである。量子収率は比較的低い（〜1パーセント）が、Ca2+の電気化学ポテンシャルの発生量は有意の大きさである。 Full Text PDF 目次へ戻る
