左：Blankenship and Hartman 1998が提案したOECの進化モデル。まず、バクテリオクロロフィルにマンガンカタラーゼが結合して、過酸化水素の酸化を光触媒することになった。これがOECに進化した。右：CaMn2O4の鉱物の構造(a)と光合成系IIの酸素発生[CaMn2Ox]クラスタの構造。両者はよく似ている。シアノバクテリアが地球大気の酸素を作り出した。その酸素発生複合体（Oxygen Evolving Complex: OEC）は、水の酸素分子への酸化を触媒するもので、4つのマ…

ビタミンC（アスコルビン酸）は、スーパーオキシド（O2-）、ヒドロキシラジカル（・OH）、過酸化水素（H2O2）などの活性酸素類を消去する。ビタミンCが酸化されて、電子を失うとアスコルビン酸ラジカルになる。これは共鳴のために電子が非局所化され、ラジカルとしては比較的安全である。アスコルビン酸ラジカルがもう一つ電子を失う（酸化する）と、デヒドロアスコルビン酸となり、分解され体外に排出されるが、その前にグルタチオンからの電子二個を得れば、ビタミンCにもどる（グルタチオン-アスコルビン酸回路）。また、ビタ…

左：真正細菌・古細菌の共通祖先が持っていたと考えられる代謝。右：酸素呼吸は、酸素発生型光合成に先行して現れた。Castresana and Sataste (1995)は、以下の酸化還元たんぱく質が、真正細菌と古細菌の両方にみられるので、真正細菌・古細菌の共通祖先は、すでにこれらを持っていたと考えている。１）チトクローム酸化酵素サブユニットIとII２）チトクロームb３）Rieske鉄硫黄タンパク４）青色銅タンパク５）2Fe-2Sと4Fe-4Sフェロドキシン６）コハク酸脱水素酵素の鉄硫黄サブユニットこ…

酸素還元酵素(O2Red)は、酸素呼吸鎖に欠かせない酵素で、系統的には関係のない二つのスーパーファミリー（Cyt-bdとヘム・銅O2Red）から構成されている。後者はさらに、Ａ族、Ｂ族、Ｃ族の三種類に分けられる（Pereira et al. 2001）。Brochier-Armanet et al. (2009)は、673種の真正細菌と古細菌からのこの4種（Cyt-bd、ヘム・銅O2Red酵素のＡ族，Ｂ族、Ｃ族）の系統解析を行い、酸素呼吸の起源と進化について調べた。その結果、それぞれの種類は固有の進…

ヒドロゲナーゼ（H2ase）は水素分子の酸化反応と逆反応を触媒する酵素で、生体のエネルギー代謝で中心的な役割をはたす。この酵素は、古細菌と細菌にひろくみられ、真核細胞にもみられる。ほとんど大部分のH2aseは金属酵素でありその金属部位は、二つの種類に分けられる。最初の種類は古典的な[2Fe-2S]、[2Fe-4S]、そして[4Fe-4S]でできた鉄・硫黄クラスタである。これらの金属クラスタは、H2活性サイトとH2aseの酸化還元パートナーとの間の電子を輸送を行っている。もう一種類の金属部位は、Niと…