岡山大学大学院自然科学研究科（光合成研究センター）教授の沈建仁氏の研究グループが、植物の光合成において太陽光を利用した水分解・酸素発生反応におけるカルシウムイオンの役割を、タンパク質の立体構造解析により突き止めた。

光合成の水分解の触媒中心には、マンガンとカルシウムイオンが含まれていることがこれまでの同研究グループらの解析で分かっているが、カルシウムイオンの役割は分かっていなかった。

研究グループは、カルシウムイオンの代わりにストロンチュウムイオン（Sr）の存在下で生育させた酸素発生型光合成生物ラン藻から、光化学系II と呼ばれる膜タンパク質複合体を単離・結晶化し、SPring-8 の放射光を利用して構造解析た。その結果、水分解触媒中心に存在していたカルシウムイオンがストロンチュウムイオンに置き換わり、触媒の構造がわずかに変化した。この構造変化の主な原因は、触媒に結合していた水分子の一つが移動したことであり、このことから、この水分子が酸素発生反応に関わっていることを明らかにした。

光合成水分解反応機構の完全解明につながる成果であり、クリーンエネルギー源としての太陽光を高効率に利用するための人工光合成の実現へ向けた重要な一歩と期待される。

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