好気条件下で窒素酸化物除去能を示すスーパー細菌による地球環境の保護

利用可在有氧条件下去除氮氧化物的超级细菌来保护全球环境

基本信息

批准号：
07750881
负责人：
三宅克英
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750881/
关键词：
地球環境窒素酸化物脱窒廃水処理

项目摘要

工業の発展に伴い深刻な環境汚染が人々の関心を集めており、近年では窒素酸化物による温室効果、酸性雨などの地球環境の破壊が大きな問題となっている。窒素酸化物の生態系における除去は脱窒菌などの微生物による。これらの菌は廃水処理で利用されているが、元来生態系に広く分布しておらずまた増殖が良くないものも多いので、必ずしも窒素酸化物の除去が効率的に行われているわけではない。そこで本研究は、遺伝子工学を応用して生物的窒素酸化物処理を飛躍的に効率化することを目的とし、これら脱窒に関する遺伝子を脱窒菌Paracoccus denitrificansよりクローン化しその構造を決定した。まず既にクローン化してあ亜硝酸還元酵素遺伝子nirSを中心に上流11kb及び下流17kb程度の遺伝子をλ-ファージベクターを用いてクローン化した。現在までにnirSの上流4.5kbと、下流7kbの塩基配列の決定を行った。その結果上流領域には5つのオープンリーディングフレーム(ORF)が見出され、その内2つは脱窒の第2ステップの酵素である酸化窒素還元遺伝子norB及びnorCと高い相同性を有していることが判明した。この2つの遺伝子はPseudomonas aeruginosaのものと最も高い相同性を示し、NirSに対する位置関係も全く同じであったが、P.aeruginosaにおいて見出されたnirSを正に制御する遺伝子nirQはこの領域に存在しないことが明らかとなった。P.denitrificansの脱窒系においてはP.aeruginosaとは異なる制御機構が働いている可能性が示唆される。現在亜酸化窒素還元酵素及びP.aeruginosaのanrのような脱窒系を正に制御する遺伝子のクローニング化を試みており、これらが完了し次第、すべての遺伝子を大腸菌に導入して、その脱窒活性を測定する予定である。

随着工业的发展，严重的环境污染吸引了人们的注意力，近年来，全球环境的破坏，例如由氮氧化物和酸雨引起的温室效应已成为一个主要问题。在生态系统中去除氮氧化物是由微生物（例如硝化细菌）进行的。尽管这些细菌用于废水处理，但它们并未广泛分布在生态系统中，其中许多人的生长不佳，因此并不总是有效去除氮氧化物。因此，这项研究旨在通过应用遗传工程来大大提高生物氮处理的效率，并将这些硝化基因的结构从硝化细菌denitrificans中克隆。首先，使用λ流载体（主要是亚硝酸盐还原酶基因NIRS）克隆上游11 kb和下游17 kb的基因。迄今为止，已经确定了上游NIR的基本序列和下游的7KB。结果，在上游区域发现了五个开放式读取框（ORF），其中两个与一氧化氮还原基因NORB和NORC高度同源，Norb和Norc是硝化的第二步的酶。这两个基因与铜绿假单胞菌的同源性最高，而与NIRS的位置关系完全相同，但据显示，在该地区不存在铜绿假单胞菌中发现的NIRQ基因，该基因在该地区不存在。有人提出，与铜绿假单胞菌相比，在丹尼氏疟原虫的硝化系统中可能有一种不同的控制机制。当前，我们正在尝试插入积极调节非硝化系统（例如一氧化二氮还原酶和铜绿假单胞菌）的基因，一旦完成，所有基因将被引入大肠杆菌以测量其硝化活性。