光合成の水分解機構の解明と工学応用光合成の水分解機構の解明と工学応用

生命環境科学研究科・応用生命科学専攻 杉浦美羽E-mail： miwa@biochem.osakafu-u.ac.jp 　 TEL： 072-254-9451 　 FA

X ： 072-254-9451

ＳＰＳＰ７７

大阪府立大学

特　許 有

無共同研究先 有

無技術段階 研究段階

実用化段階

関連分野光合成、生体エネルギー変換、バイオテクノロジー、光化学、水素エネルギー

への要望ﾊﾟｰﾄﾅｰ光合成を利用した新規エネルギー生産法の開発のみならず、それを目標にした光合成のエネルギー変換機構に関する基礎研究に興味のある方を歓迎します。

植物の光合成による光→化学エネルギー変換のメカニズムを分子レベルで解明し、光合成を最大限に利用したバイオテクノロジーによる新規の水素製造法を開発する。

研究の目的・目標

数十ステップの電子伝達を経ながら、ほぼ 100% の量子収率を保つ光→化学エネルギー変換装置

1 mg の緑葉に 1 兆個の機能単位を含む超高集積度の光変換デバイス

光→化学エネルギー変換装置光→化学エネルギー変換装置

光変換デバイス光変換デバイス

植物による光合成は植物による光合成は

光化学系II

量子収率 = 100%量子収率 = 100%・・

光合成の水分解機構の解明と工学応用

P1P1７７

大阪府立大学

生命環境科学研究科・応用生命科学専攻 杉浦美羽E-mail： miwa@biochem.osakafu-u.ac.jp 　 TEL： 072-254-9451 　 FA

X ： 072-254-9451

バイオテクノロジーによる水素製造法の開発バイオテクノロジーによる水素製造法の開発

水の熱分解

熱エネルギー

水素

燃料or発電

水の電気分解

電気エネルギー

エネルギー製造

CO2

水素の従来の工業的製造方法と問題点水素の従来の工業的製造方法と問題点

問題点：　水を分解するためのエネルギーが別途必要

そこで

光合成の副産物を利用する光合成の副産物を利用する

必要なものは、太陽光、水、遺伝子組換えした光合成生物のみ必要なものは、太陽光、水、遺伝子組換えした光合成生物のみ

地球上の地球上の COCO22 削減も期待できる削減も期待できる

特徴特徴

光合成の水分解機構の解明と工学応用光合成の水分解機構の解明と工学応用

P2P2７７

大阪府立大学

お問合せは・・・・・大阪府立大学　産学官連携機構　リエゾンオフィスへTEL： 072-254-9872　　 FAX： 072-254-9874　　 E-mail：

info@iao.osakafu-u.ac.jp〒 599-8570　　大阪府堺市中区学園町 1 番 2 号

10 µm

1 µm

ThermosynechococcuThermosynechococcus elongatuss elongatusThermosynechococcuThermosynechococcus elongatuss elongatus

NADPHNADP+

加速

2H2OO2 + 4H+

光化学系 II

PC

Cytb6f 光化学系 I

ADP + Pi ATP

ATP合成酵素

e-

H2

H+ 還元酵素

CO2 糖還元

光化学系 II ( 野生型）

光化学系 II ( 改良型）

-0.8

-0.4

+0.4

+0.8

0

+1.2

Em(eV)

H2O

P680

P680*

QB

1/2O2 + 2H+

e-

e-

H2O

P680

QB

1/2O2 + 2H+

e-

e-

加速

P680*

H+ 放出速度を加速した光化学系 II H+ 放出速度を加速した光化学系 II

水の酸化速度（＝水素イオン放出速度）を水の酸化速度（＝水素イオン放出速度）を 15%15% 上げた好熱性の光合成微生物上げた好熱性の光合成微生物T. elongatusT. elongatus の構築に成功した。の構築に成功した。水の酸化速度（＝水素イオン放出速度）を水の酸化速度（＝水素イオン放出速度）を 15%15% 上げた好熱性の光合成微生物上げた好熱性の光合成微生物T. elongatusT. elongatus の構築に成功した。の構築に成功した。

水の酸化速度を更に上げる→水の酸化機構を分子レベルで明らかにすることが必要

次の課題

T. elongatus細胞内で水素イオンを水素に還元できる遺伝子組換え体を構築する

将来は、太陽光を照射すれば水素を発生する究極のエコ”バイオデバイス”を構築する

将来は、太陽光を照射すれば水素を発生する究極のエコ”バイオデバイス”を構築する