茨城大ら，光合成色素の酵素反応を水素原子解像度で解明

茨城大学と大阪大学，日本原子力研究開発機構らの研究グループは，大強度陽子加速器施設（J-PARC:東海村）の茨城県生命物質構造解析装置（iBIX）を使用し，「フィコシアノビリン」と呼ばれる光合成色素の一つを合成する酵素が反応する，まさにその瞬間の状態を世界で初めて「水素原子レベル」の極小解像度で解明することに成功した（ニュースリリース）。

これまで，生物がどのようにフィコシアノビリンを合成するのか，その機構には謎が多かったが，今回，iBIXを使った研究により，フィコシアノビリンの原料となる色素とその近くのアミノ酸それぞれの水素の有無によって反応が制御されていることが分かった。

また，水分子（H₂O）に水素イオン（プロトン；H₊）が結合したヒドロニウムイオン（H₃O₊）の存在を見つけることができた。これは，H₃O₊の存在が反応を加速していることを示唆している。

さらに，X線を使って今まで分かっていた構造とは異なる部位も見つけた。この違いは，エネルギーの高いX線の照射が酵素に余分な反応を起こさせ，わずかに構造が変化してしまったため。

研究グループは今回の研究において，水素原子を観察するという目的以外にも，天然に近い構造を解析できる低エネルギーの中性子ならではの優位性を示すことができ，今後の研究に一石を投じることができたのではないかとしている。今後はこの研究の応用として，人工光合成のような新しいエネルギーシステムの開発が加速していくことが期待できるという。