大阪大学理学研究科教授の石北央氏らの研究グループは、光合成の中核をなす「歪んだ椅子」構造の謎をついに解明した。

高等植物や藻類の光合成では、太陽エネルギーを利用して水を酸素と水素イオンに分解する。この反応を行う光合成蛋白質Photosystem II（PSII）中に埋め込まれた天然の触媒部位　Mn₄CaO₅錯体は、錯体を構成するマンガン（Mn）と酸素（O）間の結合が数カ所で伸びており、結果として「歪んだ椅子」型構造をとっている。この歪んだ非対称性こそが水分解触媒活性をもたらすのに重要であることが知られている。この構造解明が進まないことが、効率的な人工光合成系の開発を阻害していた。

今回、PSII蛋白質分子に対して、今年のノーベル化学賞受賞対象となった量子化学計算手法「QM/MM法」を行なうことで、これまで、歪みの原因はCaが一つだけ含まれていることによると考えられていた定説を覆し、歪みの直接の原因は「椅子」の「台座」部位に存在するCaではなく、そこから離れた「背もたれ」部位に一つだけ存在するMnであることを明らかにした。

今回の成果により、今後は人工光合成系の開発が大きく加速することが期待される。

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