November 14,2019

광합성 산소 발생구조 첫 규명…’인공광합성’ 기대↑

오카야마대 연구팀, 사이언스에 논문 발표

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식물이 광합성을 하는 과정에서 물분자를 분해해 산소를 만들어내는 반응 구조가 일본 연구팀에 의해 밝혀졌다.

이 연구결과는 인공 광합성을 실현하는데 중요한 자료가 될 것으로 기대되고 있다. 물 분자를 분해해 산소를 만들어내는 반응에는 20여개의 단백질 등으로 구성된 복합체가 관여하는 것으로 알려져 있으나 구체적으로 반응이 어떻게 이뤄지는지는 밝혀지지 않았었다.

오카야마(岡山)대학 연구팀은 이런 내용의 연구논문을 18일자 미국 과학저널 사이언스에 발표했다고 마이니치(每日)신문이 이날 보도했다.

식물이 태양빛을 이용해 이산화탄소와 물에서 산소와 단백질을 만들어 내는 광합성은 복수의 반응으로 나눠볼 수 있다. 최초의 반응에서는 이 단백질 복합체가 2개의 물 분자로부터 전자와 수소 이온을 끄집어내 산소분자를 형성한다. 연구팀의 심건인(沈建仁) 오카야마대 교수 등은 복합체의 구조를 세계에서 처음으로 규명했지만 산소가 생겨나는 구조는 밝히지 못했었다.

연구팀은 이번에 X선을 극히 짧은 시간 조사(照射)하는 방법으로 물 분자를 분해해 산소분자를 만드는 반응의 5개 중간단계 중 3단계의 상태를 포착하는데 성공했다.

반응이 일어나는 부분은 망간이나 칼슘 등의 원자가 ‘일그러진 의자’ 모양으로 배열하면서 2개의 산소원자가 결합하기 쉬운 형태로 변화하는 것으로 밝혀졌다. ‘일그러진 의자’는 망간, 칼슘, 산소원자가 연결되지만 원자와 원자의 결합거리가 같지 않아서 나타나는 독특한 형태를 가리킨다.

이 연구결과는 태양빛을 이용해 물을 분해, 유용한 화학물질을 만들어내는 반응을 인공적으로 일으키는데 기여할 가능성이 있는 것으로 기대된다.

연구팀의 스가 미치히로(菅倫寛) 오카야마대 교수는 “광합성에서 물 분해반응 구조의 핵심을 알 수 있게 됐다”면서 “식물내에서 일어나는 반응을 모방할 수 있는 방법을 찾아내고 싶다”고 말했다.

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