夕ンパク質による光エネルギー変換のし＜み ―人エ光合成に向けて

摘要

植物の光合成やDNAの修復など，さまざまな生命活動でタンパク質は光を利用して電子伝達を行う中間体分子を効率よく生みだし，エネルギー生産へとつなぐ重要な役割をもつ． 光エネルギー変換初期過程では，光の吸収によって電子軌道エネルギーがJ起された生体分子が，その近傍の分子に電子あるいは正孔のどちらかを与える．このため生成する中間体分子は，軌道に収容される電子対のうちのーつの電子が不足した状態（ラジカル）である． ある励起分子が近傍の分子に電子1個を与えると，両分子が不対電子をもつ状態（電荷分離状態）になる．このような光電荷分離状態は不安定であり，電子あるいは正孔をもどしてもとの安定な状態になろうとするはずであるが，これではエネルギー変換にはならない． 生命が高い効率で光エネルギー変換を行うために，タンパク質は光照射直後に生成した中間体分子の位置や向きを巧みに操り，もとの安定な分子にもどる反応が起こらないようにしていると考えられている~（1,2）)しかしながら，天然の光合成反応中心などさまざまなタンパク質において，電子軌道の性質が近傍の分子やアミノ酸残基の立体配置によってどのような影響を受け，反応性にどのように寄与するかについての解明はほとんど進んでおらず，タンパク質による光エネルギー変換の起源は現在も多くの謎に包まれている．