光を水素燃料に変える光合成触媒の構造を解明(Unveiling the structure of a photosynthetic catalyst that turns light into hydrogen fuel)

2024-12-11 アルゴンヌ国立研究所(ANL)

アルゴンヌ国立研究所とイェール大学の研究者たちは、光合成タンパク質「光化学系I(PSI)」と白金ナノ粒子を組み合わせたバイオハイブリッド触媒の高解像度構造を初めて解明しました。この触媒は、PSIが吸収した光エネルギーを利用して白金ナノ粒子が水素ガスを生成する仕組みです。今回の研究では、クライオ電子顕微鏡法を用いてこのバイオハイブリッドの詳細な構造を明らかにし、13年にわたる研究の成果を結実させました。この構造情報は、バイオハイブリッド型の太陽燃料システムの性能向上に寄与し、従来のエネルギー源に代わる持続可能な選択肢を提供する可能性があります。

<関連情報>

バイオハイブリッド光化学系I-白金ナノ粒子太陽燃料触媒の構造 Structure of a biohybrid photosystem I-platinum nanoparticle solar fuel catalyst

Christopher J. Gisriel,Tirupathi Malavath,Tianyin Qiu,Jan Paul Menzel,Victor S. Batista,Gary W. Brudvig &Lisa M. Utschig
Nature Communications  Published:04 November 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-53476-y

光を水素燃料に変える光合成触媒の構造を解明(Unveiling the structure of a photosynthetic catalyst that turns light into hydrogen fuel)

Abstract

Biohybrid solar fuel catalysts leverage natural light-driven enzymes to produce valuable fuel products. One useful biological platform for such a system is photosystem I, a pigment-protein complex that captures sunlight and converts it into chemical energy with near unity quantum efficiency, which generates low potential reducing equivalents for metabolism. Realizing and understanding the molecular basis for an approach that utilizes those electrons and stores solar energy as a fuel is therefore appealing. Here, we report the 2.27-Å global resolution cryo-EM structure of a photosystem I complex with bound platinum nanoparticles that catalyzes light-driven H2 production. The platinum nanoparticle binding sites and possible stabilizing interactions are described. Overall, the investigation reveals a direct structural look at a photon-to-fuels photosynthetic biohybrid system.

0505化学装置及び設備
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