光合成の水分解・酸素発生を担う光化学系IIタンパク質（PSII）の活
性中心にはMn4Caクラスターが触媒として存在している。Mn4Ca クラスターはIV
価とIII価の混合原子価状態で存在しており、光化学反応によって高められた酸
化力で水を分解している。2011年、好熱性らん 藻由来PSIIの1.9 Å分解能の結晶
構造から初めてMn4Caクラスターの詳細な分子構造が明らかになった(Y.Umena,
et al,Nature, 2011)。しかし、４つのMn原子それぞれの価数については、結晶
や理論計算による立体構造、X線吸収や電子スピン共鳴などのスペクトル分析か
ら様々な 議論が続いている。今回、MnのK-吸収端波長Ｘ線を使った結晶構造解
析手法によって、各Mn原子の電子状態を解明する研究について紹介する。タ ン
パク質の立体構造と活性中心金属の電子状態を同時に知ることで、酵素反応をよ
り物理化学的に解明できるものと期待される。