NAISTなど、水素の分解・合成酵素の反応を制御するスイッチの機構を解明

さらに、触媒反応に関わる電子は小さなサブユニットにある3つの鉄硫黄クラスタを通って外部のタンパク質分子とやりとりされる。この酵素に光を照射すると、ニッケル-鉄活性部位は3つの状態とは異なる新たな状態になることがわかっていたが、その状態が触媒反応において意味を持つのかは不明だった。

研究グループは、フーリエ変換赤外吸収分光法という分子構造を調べる方法を用い、光照射で生じる状態が触媒反応の中間体であることを突き止めた。そして、3つの鉄硫黄クラスタのうちニッケル-鉄活性部位に最も近いクラスタの電子状態を調べた結果、そのクラスタが還元されている時は触媒反応が進まず、酸化されている時だけ進むことを見出した。つまり、活性部位に最も近い鉄硫黄クラスタがスイッチ役になってヒドロゲナーゼの反応を制御していることを明らかにした。

この酵素による水素分子の分解・合成反応は、現在燃料電池などに利用されている白金などの希少金属触媒と比べて高効率で行われており、今回の成果は、新規の燃料電池や水素合成触媒の開発につながることが期待されているとコメントしている。