岡山大研究グループ、植物の水分解メカニズム解明。人工光合成の技術確立へ前進

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岡山大異分野基礎科学研究所の沈建仁教授(生化学)、菅倫寛教授(構造生物学)らの研究グループは、植物が光合成する際に水を分解して酸素の生成を準備するまでのメカニズムを解明した。1日に英科学誌「ネイチャー」に掲載。環境に優しいエネルギーの生産が可能な人工光合成の技術確立に向けた大きな一歩として注目される。

水分解の仕組み

植物の光合成では、「PSII」と呼ばれるタンパク質の複合体が水を分解して酸素と水素イオンを生成する触媒としての役割を担っている。グループは、PSIIの結晶に光を照射した後の水の動きをナノ秒(10億分の1秒)単位で捉えることに成功。水から水素イオンが分離して残った酸素が一時的にカルシウムにくっつき、その後にマンガンの間に結合することが分かった。

これまでPSII内で分解される水の経路は分かっていなかった。今回の研究は、物質の動きや変化を原子レベルで調べられる「エックス線自由電子レーザー」がある理化学研究所の施設「SACLA(サクラ)」(兵庫県佐用町)を活用した。

人工光合成が実現すれば、水分解で生じた水素イオンなどで水素を作って燃料電池に活用したり、電気を生み出したりすることができるという。菅教授は「膨大なデータを解析し、成果を出すまでに5年がかかった。人工光合成における触媒の設計に役立つ結果が出せた」としている。

Yahoo!ニュースから抜粋

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