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従属栄養的に硝化を行うことは微生物自身にとってどのような意義があるのか？

异养硝化作用对于微生物本身有何意义？

基本信息

批准号：
21K12220
负责人：
藤原健智
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12220/
关键词：
従属栄養硝化ピルビン酸オキシム酸素添加酵素 POD

项目摘要

１．Alcaligenes faecalis由来のピルビン酸オキシム酸素添加酵素（AfPOD）の結晶化と凍結を嫌気チャンバー中で行い、BL-1Aビームライン（KEK-PF）で取得したＸ線回折データを用いることで、AfPODの二価鉄結合状態の結晶構造を1.7Å分解能で得ることに成功した（PDB ID: 8IL8）。またAfPODの活性に必須であるN末端18アミノ酸残基を欠損した変異酵素（AfPODd18N, PDB ID: 8IQA）、およびBradyrhizobium sp. WSM3983由来のPOD（BWPOD, PDB ID: 8IX6）についてもそれぞれ結晶構造を解析した。現在は、PODの結晶構造、および反応機構に関する学術論文を作成中である。２．アミノ酸配列に基づく分子系統解析、および機能分析の結果、PODはクラスⅡアルドラーゼ・スーパーファミリーに属する他の酵素タンパク質とは明確に区別される単系統群であることを示した。またPOD遺伝子は、芳香族化合物の代謝や輸送に関与すると考えられる遺伝子と同一の転写単位を構成する。このことからPODは、従属栄養硝化とともに、何らかの代謝経路にも関与する‘ダブルファンクション’酵素である可能性がある。この仮説に関する学術論文を投稿した（査読中）。３．A. faecalisのPOD遺伝子破壊（dpod）株の作成に成功し、遺伝子破壊によって従属栄養硝化能を失うことを確認した。さらにdpod株と親株を用いてメタボロム解析を行った結果、ポリアミンの一種であるスペルミジンがdpod株では検出されなくなることから、PODが従属栄養硝化だけでなく、ポリアミン代謝にも関与している可能性が示唆された。

1. The crystallization and freezing of Alcaligenes faecalis origin enzyme (AfPOD) was successfully achieved in the middle of the line, BL-1A (KEK-PF) was successfully obtained in the middle of the X-ray reflection process, and the crystal structure of AfPOD in the Fe-bound state was successfully obtained in the 1.7-degree decomposition process (PDB ID: 8IL8). The activity of AfPOD requires that the N-terminal 18-amino acid residue be damaged, and that the crystal structure of the enzyme (AfPODd18N, PDB ID: 8IQA), Bradyrhizobium sp. WSM3983, derived from POD (BWPOD, PDB ID: 8IX6), be resolved. Now, the crystal structure of POD and the reaction mechanism are related to the preparation of academic papers. 2. The results of molecular system analysis and functional analysis of acid alignment, POD and enzyme system analysis are shown in this paper. The metabolism and transport of aromatic compounds are related to the composition of POD gene and the same gene. The possibility that the enzyme is related to the metabolic pathway of the enzyme is discussed. This article is about academic papers submitted (in the middle of the review). 3.A. Faecalis POD strain was successfully constructed, and its nitrification ability was confirmed. The results of the analysis showed that there was a possibility that the dpod strain and the parent strain could be isolated from each other.