（Scientists develop a cheaper method that might help create fuels from plants）
2021/1/8 ｱﾒﾘｶ合衆国・ｵﾊｲｵ州立大学(OSU)
・ OSU が、多様な生物学的プロセスの中核を担う化学反応をより安価で効率的に実施する手法を発見。特に、植物からのバイオ燃料製造のより良い手段となる可能性が期待できる。
・ 世界ではバイオ燃料やバイオ製品をより低コストで製造する方法が研究されている。化石燃料との競合を実現するには、すでに確立されている糖からエタノールへの変換を高効率化することが重要。
・ 新手法では、植物の細胞中の炭素をエネルギーに変換する「ヘルパー分子(補酵素）」である、電子伝達体のニコチンアミドアデニンジヌクレチオド(NADH)とその誘導体のニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)を利用。これらは高価な化学物質であるが、より安価でシンプルな方法で製造できる。
・ これらの補酵素は、植物の糖の燃料用ブタノールやエタノールへの変換で主要な役割を担うことが長らく知られている。また、がん細胞の代謝を遅らせる重要な役割も担っており、ある種のがん治療で対象となっている。
・ 研究室にて安価な材料のニッケルと銅のナノ構造で作製した電極で、NADP+から NADH と NADPHを生成。NADPH を補酵素として利用した、他分子からのアルコールの製造の試験を実施し、バイオマスからバイオ燃料への転換において同電極が有効であることを確認した。
・ NADH と NADPH は、細胞中のエネルギー変換プロセスにおいて中心的な役目を果たしていることから、今回の発見は他の合成アプケーションにも役立つ可能性がある。例えば、ある種のがん細胞の電子の流れをより容易かつ安価に制御することで細胞の成長と転移を遅らせることや、太陽エネルギーを利用して CO2 を酸素に変換し、地球温暖化の課題に対処する合成植物を作製する可能性も考えられる。
・ 植物は NADPH を利用して CO2 を糖に変換し、これらの糖は光合成を通じて最終的に酸素となる。
NADPH がより入手しやすいものになれば、人工光合成反応での利用の可能性も期待できる。
URL: https://news.osu.edu/scientists-develop-a-cheaper-method-that-might-help-create-fuels-from-plants/
＜NEDO海外技術情報より＞
（関連情報)
Scientific Reports 掲載論文(フルテキスト）
Copper oxide-based cathode for direct NADPH regeneration
URL: https://www.nature.com/articles/s41598-020-79761-6
Abstract
Nearly a fourth of all enzymatic activities is attributable to oxidoreductases, and the redox reactions supported by this vast catalytic repertoire sustain cellular metabolism. In many biological processes, reduction depends on hydride transfer from either reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) or its phosphorylated derivative (NADPH). Despite longstanding efforts to regenerate NADPH by various methods and harness it to support chemoenzymatic synthesis strategies, the lack of product purity has been a major deterrent. Here, we demonstrate that a nanostructured heterolayer Ni–Cu2O–Cu cathode formed by a photoelectrochemical process has unexpected efficiency in direct electrochemical regeneration of NADPH from NADP+. Remarkably, two-thirds of NADP+ was converted to NADPH with no measurable production of the inactive (NADP)2 dimer and at the lowest reported overpotential [− 0.75 V versus Ag/AgCl (3 M NaCl) reference]. Sputtering of nickel on the copper-oxide electrode nucleated an unexpected surface morphology that was critical for high product selectivity. Our results should motivate design of integrated electrolyzer platforms that deploy this heterogeneous catalyst for direct electrochemical regeneration of NADH/NADPH, which is central to design of next-generation biofuel fermentation strategies, biological solar converters, energy-storage devices, and artificial photosynthesis.
