マンガン酸化菌のマンガン酸化機構の解明

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本研究課題の最終目標は、マンガン酸化菌のマンガン酸化メカニズムを解明することである。今回の申請期間(H20～22)中には、代表的なマンガン酸化菌であるPseudomonas putida GB-1のマンガン酸化プロセスに関与する酵素とその性質を明らかにすることを目的としている。平成20年度にマンガン酸化に直接関与していると考えられる遺伝子が2つ同定されている。このうち大腸菌による組み換タンパク質の合成に成功しているCumAについてマンガン酸化能力を調べた。その結果、本酵素はマンガンを2価から3価に酸化することが明らかになった。しかしながら、マンガン酸化物(4価)の生成を行う能力はなかった。もう1つ同定されているMnxG遺伝子に関しては、昨年度から引き続き大腸菌による組み換タンパク質の合成を試みた。リコンビナントMnxGタンパク質は大腸菌内で発現はするものの、菌体内の不溶性画分である封入体内に存在しており容易に精製することが出来ないため、尿素を用いて封入体からの溶出を行った。その結果、封入体からの溶出には成功したが、タンパク質の巻き戻しを十分に起こすことができていないためか、本タンパク質を精製することは出来なかった。現在、発現ベクターの種類を変更するなどして、引き続き組み換タンパク質の合成を試みている。さらに本年度は、マンガン酸化能力を欠失した株の菌体内へのマンガン取り込み能力を調べた。その結果、CumA遺伝子を欠失した株は、培地中のマンガンを野生株よりも多く取り込んでいることが判明した。この結果は、P.putida GB-1は酸化マンガンを菌体外に生成するが、上記したようにマンガン酸化の第1段階に関わると考えられるCumA遺伝子が欠失するとマンガンがそのまま菌体に入ることを示している。