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超好熱性アーキアのチアミン生合成における硫黄転移機構の解明と水素生産への応用

阐明超嗜热古菌硫胺素生物合成中的硫转移机制及其在制氢中的应用

基本信息

批准号：
25850058
负责人：
秀瀬涼太
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

超好熱性アーキアの含硫補因子を生成する硫黄転移機構は不明である。システインデスルフラーゼ（CSD）はL-システインからL-アラニンと硫黄を生成する反応を触媒し、バクテリアやユーカリアにおける硫黄転移に必須な酵素である。興味深いことに、進化系統樹の根に近い超好熱性アーキアの多くはCSD遺伝子ホモログを有していない。一方、Thermococcus kodakarensisは超好熱性アーキアのなかでは珍しくCSDホモログを有している。本研究では、生命起源に近い生物であるT. kodakarensisのCSDに着目し、超好熱性アーキアの硫黄転移の分子基盤を解明することを目的としている。T. kodakarensisは元素硫黄を最終電子受容体として呼吸を行う絶対嫌気性アーキアであるが、元素硫黄が存在しない環境でも糖（またはピルビン酸）を代謝しプロトンを電子受容体として水素発生型呼吸を行うことで生育できる。csd遺伝子を破壊したDCD株を構築し、培地中の元素硫黄の有無での生育を野生株と比較した。その結果、元素硫黄含有培地（+S0培地）では両株の生育に違いは見られなかった一方で、元素硫黄非含有ピルビン酸含有培地（-S0+ピルビン酸培地）では、DCD株は生育しなかった。さらに、-S0+ピルビン酸培地に元素硫黄を加えて生育を比較すると、元素硫黄含量の増加に応じてDCD株は野生株と同等の生育を示した。生化学的な解析により、-S0+ピルビン酸培地におけるT. kodakarensisの生育不能は鉄硫黄クラスター（Fe-S）生合成能の欠損によるものであった。CSDの獲得によって元素硫黄の存在しない環境でのFe-S生合成能を獲得できた結果、元素硫黄の存在しない環境で本菌の生育が可能となったと考えられた。

The sulfur transfer mechanism is unknown. Cisteindesarfuraña (CSD) is a catalyst for the reaction between L-cisteindesarfuraña and sulfur production, and an enzyme necessary for sulfur migration between L-cisteindesarfuraña and U-cisteindesarfuraña. The root of the evolutionary tree is very hot, and there are many CSD genes in it. One side, Thermococcus kodakarensis is very good thermal property. This study is about the origin of life. Kodakarensis CSD is a molecular substrate for sulfur migration. T. kodakarensis elemental sulfur ultimate electron acceptor, respiration, metabolism, elemental sulfur environmental sugar, metabolism, electron acceptor, respiration, reproduction Csd plants are grown in the wild and the element sulfur is present in the cultivated soil. Element sulfur contains cultivated land (+ S0 cultivated land), element sulfur does not contain cultivated land (-S0 + cultivated land), DCD plants bear cultivated land The growth of DCD plants was similar to that of wild plants due to the increase of elemental sulfur content in acid culture Biochemistry analysis: T. Kodakarensis can not produce iron sulfur and can not produce iron sulfur. CSD can obtain the results of Fe-S synthesis in the presence of elemental sulfur in the environment, and the growth of the bacteria in the presence of elemental sulfur in the environment.