近畿大学理工学部理学科化学コースの佐賀佳央教授らの研究グループは、自然界には存在しない「反転型の葉緑素」を人工的に創りだすことに成功した。実際に光合成することができるため、食料増産などへの展開が期待される。

 光合成は太陽光を効率よく変換する反応で、地球上の食糧、エネルギー、環境維持に重要な役割を果たしている。現在地球上に繁栄している植物や藻類は、光合成を行う葉緑素を含んでいるため、太陽光の大部分を占める目に見える光(可視光)を有効に利用している。

 今回の研究では、光合成を行うバクテリア(光合成細菌)の中で光を吸収しているタンパク質をそのまま酸化的条件で反応させることで、タンパク質内のバクテリオクロロフィル(酸素を発生しない光合成細菌の主要色素)を自然界には存在しない色素に変換することに成功した。この色素は、植物に存在する葉緑素とは炭素結合パターンが180°反転している「反転型の葉緑素」だ。

 この新たな葉緑素は、植物の緑色の素である葉緑素や、血液の赤色の素であるヘムと共通の分子骨格(ポルフィリン骨格)を持つ。また、タンパク質内で可視光を吸収しそのエネルギーを伝達できる、すなわち実際の光合成が可能であることも分かった。これにより、生命にとって重要な色素(生命の色素)のレパートリーが拡張されたとしている。

 「反転型の葉緑素」の形成は、生物が現存しない葉緑素を獲得しうることを実験的に示したもので、生物進化の解明に重要な成果とされる。今後は、光合成生物が利用できる光を人工的に調節して光合成能力をあげ、農作物の生育を促進するなど、食料増産への展開も期待できるという。

論文情報:【Scientific Reports】In situ formation of photoactive B-ring reduced chlorophyll isomer in photosynthetic protein LH2

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