光合成細菌とイオウ不均化細菌の共代謝による新規イオウ酸化機構

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イオウ不均化菌は、単体イオウやチオ硫酸イオンなどのイオウ化合物を酸化・還元することでエネルギーを取り出す生物の総称である。イオウ源が豊富な温泉環境では、イオウ不均化菌による物質・電子循環に重要であると想定される。本研究では温泉細菌群集の主構成種である好熱性光合成細菌とイオウ不均化菌の環境中における関係や、微生物によるイオウ不均化反応の分子機構の解明を目的としている。今年度は、形質転換可能な光合成細菌を用いたイオウ不均化候補遺伝子の異種発現系の構築や、環境中での光合成細菌とイオウ不均化菌の共存関係・分布を明らかにするために研究を行った。温泉に分布するイオウ不均化細菌Caldimicrobium thiodismutansのゲノムからイオウ不均化候補遺伝子をクローニングしたプラスミドを作成し、緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumに導入した。作成した遺伝子変異株をイオウ不均化条件で培養し、イオウ不均化反応に伴う硫化水素の濃度変化を測定した。しかしながら、イオウ不均化活性を持つ変異株は得られなかった。温泉細菌群集における好熱性光合成細菌とイオウ不均化菌の分布を明らかにするために、様々な温度域（63~85℃）の16箇所に発達する微生物群集の16S rRNA遺伝子塩基配列を網羅的に解析した。そのうち、８地点（63~70℃）から光合成細菌とイオウ不均化菌由来の塩基配列を取得できた。イオウ不均化菌は光合成細菌の生育限界温度（70℃）を超える温度でも生育できることがわかっているため、70℃以上の温度域に発達する微生物群集にも分布していることが想定された。しかしながら、光合成細菌が存在しない微生物群集では、イオウ不均化菌由来の配列は検出されなかった。以上から、環境中においても光合成細菌とイオウ不均化菌が同所的に存在することが、両者の生育に重要であると考えられた。