Regulation of biofilm formation in nitrifying and denitrifying bacteria and its application

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廃水中の窒素化合物処理のため、微生物を用いた生物学的硝化・脱窒法が広く利用されている。このうち硝化・脱窒の過程においてそれぞれ重要な役割を果たしているアンモニア酸化細菌Nitrosomonas europaeaおよび脱窒菌Paracoccus denitrificansは、廃水処理プラント内でバイオフィルムを形成していると考えられる。本研究では、このバイオフィルム形成制御機構を明らかにすることで、生物的硝化・脱窒過程の高効率化をめざす。特にN. europaeaは極めて生育速度が遅く、種々の環境要因によって増殖効率が大きく影響を受けることから、生物学的窒素処理の課題となっている。今年度は主にアンモニア酸化細菌に焦点をあてた検討を行った。1）c-di-GMP代謝関連遺伝子の解析：多くの細菌で環状ジグアニル酸（c-di-GMP）がバイオフィルム制御に関与することが知られていることから、N. europaeaのc-di-GMP代謝関連遺伝子のクローニングを行っている。クローニングが完了したc-di-GMP合成・分解遺伝子についてタンパク質発現を確認し、また酵素活性を確認した。さらにin vivoでの活性確認のため、swarming活性測定用の菌株へのクローニングを進めた。また、c-di-GMP合成・分解酵素は種々のセンサードメインをあわせもつものが見られることから、培養条件による遺伝子発現の変化について検討を行った。2）N. europaeaへの遺伝子導入に向けた検討：昨年度に引き続き、アンモニア酸化細菌への遺伝子導入のため、固体培地でのコロニー形成条件を検討し、安定してコロニーを単離することが可能となった。3）細菌内c-di-GMPの定量:昨年度に引き続き、細菌内c-di-GMPの定量法の検討を進め、大腸菌と比較し高レベルのc-di-GMPが存在することを明らかにした。