新たな実験モデル構築による嫌気性廃水処理システム活性化を担う嫌気性原虫の機能解明

本研究では、実験室環境で培養樹立した嫌気性繊毛虫、嫌気性細菌およびメタン菌を用いた新たなメタン発酵槽モデルを構築して、嫌気性繊毛虫が嫌気性廃水処理システムのメタン産生量を増加させるメカニズムを明らかにする。次年度では、初年度で明らかにした嫌気性繊毛虫の共生細菌Ca. Hydrogenosomobacter endosymbioticusの完全長ゲノムより、共生細菌が宿主嫌気性繊毛虫へ与える影響についてバイオデータベースならびにバイオインフォマティクスツールを用いて解析した。その結果、共生細菌Ca. Hydrogenosomobacter endosymbioticusのゲノム上にコードされるATP/ADP translocaseが構造的な健全性を保ち、酵素活性を有している可能性が高いことを明らかにした。共生細菌Ca. Hydrogenosomobacter endosymbioticusはATP合成オルガネラであるヒドロゲノソームに密着して存在していることや、そのジーン・レパートリーより糖やアミノ酸の発酵代謝、水素や低級脂肪酸等の利用も困難であることから、宿主嫌気性繊毛虫のATPを搾取して生育している可能性が高いと考えられた。その一方で、抗生物質で共生細菌Ca. Hydrogenosomobacter endosymbioticusを除くと宿主嫌気性繊毛虫は生育できないことから、共生細菌Ca. Hydrogenosomobacter endosymbioticusは宿主嫌気性繊毛虫の生存に必須のなんらかの機能を担っていることが推測された。今後の研究実施計画では、さらに詳細に共生細菌の代謝経路を解析することにより、共生菌が宿主嫌気性繊毛虫の生存や代謝に果たす役割を明らかにし、嫌気性繊毛虫が嫌気性廃水処理システムのメタン産生量を増加させるメカニズムについて解析を実施する予定である。

本研究では、実験室環境で培養樹立した嫌気性繊毛虫、嫌気性細菌およびメタン菌を用いた新たなメタン発酵槽モデルを構築して、嫌気性繊毛虫が嫌気性廃水処理システムのメタン産生量を増加させるメカニズムを明らかにする。次年度では、初年度で明らかにした嫌気性繊毛虫の共生細菌Ca. Hydrogenosomobacter endosymbioticusの完全長ゲノムより、共生細菌が宿主嫌気性繊毛虫へ与える影響についてバイオデータベースならびにバイオインフォマティクスツールを用いて解析した。その結果、共生細菌Ca. Hydrogenosomobacter endosymbioticusのゲノム上にコードされるATP/ADP translocaseが構造的な健全性を保ち、酵素活性を有している可能性が高いことを明らかにした。共生細菌Ca. Hydrogenosomobacter endosymbioticusはATP合成オルガネラであるヒドロゲノソームに密着して存在していることや、そのジーン・レパートリーより糖やアミノ酸の発酵代謝、水素や低級脂肪酸等の利用も困難であることから、宿主嫌気性繊毛虫のATPを搾取して生育している可能性が高いと考えられた。その一方で、抗生物質で共生細菌Ca. Hydrogenosomobacter endosymbioticusを除くと宿主嫌気性繊毛虫は生育できないことから、共生細菌Ca. Hydrogenosomobacter endosymbioticusは宿主嫌気性繊毛虫の生存に必須のなんらかの機能を担っていることが推測された。今後の研究実施計画では、さらに詳細に共生細菌の代謝経路を解析することにより、共生菌が宿主嫌気性繊毛虫の生存や代謝に果たす役割を明らかにし、嫌気性繊毛虫が嫌気性廃水処理システムのメタン産生量を増加させるメカニズムについて解析を実施する予定である。