高酸素分圧下で生育できる水素酸化細菌のヒドロゲナーゼの精製とその水素生産への利用

从可在高氧分压下生长的氢氧化细菌中纯化氢化酶及其用于产氢的用途

• 批准号: 07760071
• 负责人: 西原 宏史
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Ibaraki 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-07760071/
• 关键词: Hydrogenovibrio marinus; ヒドロゲナーゼ; 水素酸化細菌; 水素生産; 酸素耐性; 耐熱性

ヒドロゲナーゼによる水素生産では、酸素や熱に対して安定な酵素が求められている。海水より単離されたHydrogenovibrio marinusは水素酸化細菌としては極めて酸素耐性が強く、pO_240%という高酸素分圧下においても良好に生育するため、本菌のヒドロゲナーゼの耐酸素性の高さが期待された。本菌をH_2/O_2/CO_2の培養ガスで培養後、無細胞抽出液を調製して本酵素の諸性質を検討した。水素酸化活性はメチルビオローゲン(MV)を電子受容体として、水素気相下における吸光度の上昇速度から求めた。水素発生活性は還元型MVを電子供与体として、水素発生速度を溶存水素電極またはGCを用いて測定した。本酵素は同じ好気性水素酸化細菌であるAlcaligenes eutrophusの酵素と比較してもかなり安定性が高く、air中でH.marinusの酵素は12h経過後も87%、28h経過後も60%の活性を示したのに対し、A.eutrophusでは2h後には36%の活性となった。またO_2中ではH.marinusでは12h経過後も23%の活性を保持したが、A.eutrophusは5hで活性を失った。本菌は中温菌であるが、驚くべきことにヒドロゲナーゼの至適温度は90℃であった。またair中で70℃,50min処理しても90%程度の活性を保持し、さらにH_2気相下で熱安定性は顕著に増大し、90℃,80min加熱後も100%の活性を保持するなど、100℃以上に生育至適温度をもつ超好熱菌の酵素にも匹敵する程の熱安定性を示した。従って本酵素の研究によりヒドロゲナーゼの酸素耐性や熱安定性に関する新知見が得られることが期待された。本酵素は水素酸化反応と水素発生反応の至適pH(それぞれpH9.0とpH5.5)が大きく異なるため、pHにより反応平衡をコントロールできると考えられた。pH5.5における水素発生活性/水素酸化活性の比は25.1と極めて高く、水素生産に適していることが示された。

ヒ ド ロ ゲ ナ ー ゼ に よ る water which produce で は heat, acid element や に し seaborne て stability な enzyme が め ら れ て い る. Seawater よ り 単 from さ れ た Hydrogenovibrio marinus は water element acidification bacteria と し て は extremely め て acid strong patience が く, pO_240% と い う under high acid element 圧 に お い て も good に fertility す る た め, this bacterium の ヒ ド ロ ゲ ナ ー ゼ の acid primality の high さ が expect さ れ た. This bacterium is をH_2/O_2/CO_2 <s:1> cultured ガスで. After culture, the cell-free extract is を. The properties of this enzyme are を検 and た た are discussed. Water element acidification active は メ チ ル ビ オ ロ ー ゲ ン (MV) を electronic by the capacity of body と し て, under the water element 気 phase に お け る absorbance の is rising faster か ら o め た. The water-activated <s:1> reductive MVを electron donor と て て, water-activated velocity を dissolved water-activated electrode また <s:1> GCを was determined by <s:1> て. This enzyme じ is the same as じ aerobic hydrophobic acidifying bacteria であるAlcaligenes Eutrophus の enzyme と compare し て も か な り high stability が く, air で H.m arinus の enzyme は 12 h after 経 も 87%, 60% after 28 h 経 も を の activity in し た の に し seaborne, A.e utrophus で は 2 h after に は 36% の active と な っ た. ま た in O_2 で は H.m arinus で は も 23% after 12 h 経 の activity was を し た が, A.e utrophus は 5 h で active を lost っ た. This bacterium is a <s:1> mesophilic bacterium であるが and a strain of くべ <s:1> とにヒドロゲナ とにヒドロゲナ とにヒドロゲナ ゼ ゼ ゼ <s:1> to the optimal temperature of であるが 90℃であった. ま た で 70 ℃ in air, 50 min 処 Richard し て も の active を keep し, 90% degree さ ら に H_2 気 phase で heat stability は 顕 に raised large し, 90 ℃, 80 min after heating も 100% の activity was を す る な ど に birth to optimum temperature 100 ℃, を も つ の super hot bacteria enzyme に も match す る の thermal stability を cheng Show た. 従 っ て this enzyme の study に よ り ヒ ド ロ ゲ ナ ー ゼ の acid element patience や thermal stability に masato す る knowledge see が too ら れ る こ と が expect さ れ た. This enzyme は water element acidification anti 応 と 発 raw water element against 応 の to optimum pH (そ れ ぞ れ pH9.0 と pH5.5) が big き く different な る た め, pH に よ り anti 応 balance を コ ン ト ロ ー ル で き る と exam え ら れ た. PH5.5 に お け る water element 発 sexual life element/water acidification active の は 25.1 と め extremely high て く, water production に optimum し て い る こ と が shown さ れ た.

项目成果

西原宏史: "海洋性水素酸化細菌の好熱性ヒドロゲナーゼの性質" 日本農芸化学会誌 講演要旨集. (1996)

Hiroshi Nishihara：“海洋氢氧化细菌的嗜热氢化酶的特性”，日本农业化学学会杂志，讲座摘要（1996 年）。