二酸化炭素固定と余剰硫黄の有効利用を目指した鉄硫黄酸化細菌のエネルギー代謝解析

铁硫氧化细菌的能量代谢分析旨在固定二氧化碳和有效利用剩余硫

• 批准号: 17780061
• 负责人: 金尾 忠芳
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17780061/
• 关键词: 硫黄のエネルギー代謝; 鉄硫黄酸化細菌; Acidithiobacillus ferrooxidans; tetrathionate hydrolase; 新規酵素; 硫黄代謝; 脱硫余剰硫黄

本研究は、鉄硫黄酸化細菌Acidithiobacillus ferrooxidans 23270株をモデル微生物として、硫黄化合物のエネルギー代謝を解明することにより、石油の脱硫余剰硫黄を利用した炭酸固定などへの応用を最終目標として行われた。これまでにA.ferrooxidansはテトラチオン酸を基質に良好に生育することを明らかにし、テトラチオン酸を代謝するテトラチオン酸ハイドロラーゼ(4THase)を精製した。18年度は、本酵素の詳細な性質検討に取り組んだ。本酵素の反応最適pHは3.0、氷上60分間pH1.0においても95%以上の残存活性を示し、酸に対し極めて安定であることを明らかにした。反応生成物のHPLC分析より、本酵素は1分子のテトラチオン酸を加水分解して、1分子のチオ硫酸、元素硫黄、硫酸を生成することが分かった。本酵素のN-末端アミノ酸配列より同定したORFは1500bp,499AAをコードしており、N-末端より32アミノ酸は、配列からSec型のシグナルペプチドと推定された。このORFの大腸菌での発現を試みたが、組み換えタンパク質は不溶化して活性は検出できなかった。しかし、この抗体を用いてWestern blot解析を行った結果、このORFが4THase遺伝子であることを、分子量とN-末端アミノ酸配列だけでなく免疫学的にも証明した。4THase遺伝子の同定は世界で最初の研究であり、同時にデータベース上に類似したorthologueが存在しない本菌独自の新規な遺伝子の機能を同定した最初の研究にもなった。二価鉄、元素硫黄、テトラチオン酸と異なるエネルギー源で生育した本菌のWestern blot解析は、本酵素が硫黄化合物で生育した場合においてのみ発現する、本菌の硫黄のエネルギー代謝に深く関与していることを強く示唆した。なお、本研究内容に関する論文は現在投稿中である。

The purpose of this study was to investigate the role of Acidithiobacillus ferrooxidans strain 23270 in the metabolism of sulfur compounds and the utilization of sulfur residues from desulfurization of petroleum. A.ferrooxidans is a good substrate for growth, metabolism, and purification. 18 years ago, the enzyme's detailed properties were discussed in detail. The optimum pH of the enzyme is 3.0, pH 1.0 is above 60 minutes, and the residual activity is above 95%. HPLC analysis of the reaction product showed that the enzyme could decompose one molecule of sulfuric acid into two molecules of sulfuric acid, elemental sulfur and sulfuric acid. The N-terminal amino acid sequence of this enzyme is identical to the ORF of 1500bp,499AA, 32 amino acid sequence, and 32 amino acid sequence. This ORF's E. coli production test is conducted in the presence of an enzyme, an enzyme or a protein. The results of Western blot analysis of the antibody showed that the ORF was 4THase gene, molecular weight and N-terminal amino acid sequence were confirmed by immunology. 4THase gene identity is the same as the world's initial research, and at the same time, it is similar to the orthologue, and it exists independently of the original gene function. Western blot analysis of iron, elemental sulfur, sulfur, and other sources of sulfur production showed that sulfur production and metabolism of the strain were closely related to the occurrence of sulfur compounds. This paper is about the content of this study and is currently being submitted.