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高塩素置換型ポリ塩化ビフェニル類の還元的脱塩素化を大気下で実現させる

常压条件下实现高氯化多氯联苯的还原脱氯

基本信息

批准号：
22K12427
负责人：
高塚由美子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ポリ塩化ビフェニル類（PCBs）は難分解性の環境汚染物質で、世界に数多い汚染土壌や河川等の有効な浄化法が希求されている。自然界でのPCBs微生物分解には「好気下での酸化的ビフェニル環開裂」と、反応条件が厳しく実利が困難とされる「嫌気下での還元的脱塩素化」が知られる。本研究は、微生物利用環境浄化技術に資する「高塩素置換型PCBsの還元的脱塩素化反応」を人為的に、さらに「大気下で」実現する革新的生物触媒の創出を目的とする。偏性嫌気性細菌のPCBs還元的脱塩素酵素は、ビタミンB12を補酵素としてコバルト還元に働く２つの鉄－硫黄クラスターを持つと推定されるが、結晶構造や実用的な精製酵素、及び組換え酵素によるPCBs脱塩素化の報告はまだ無い。我々は先行研究（H30－R2年度挑戦的研究（萌芽））において、唯一の遺伝子同定報告があるデハロコッコイデス属細菌のPCBs脱塩素酵素をモチーフに、これを発現する組換え細菌株を作製したが、まだPCBs脱塩素反応を検出していない。当該年度は、まず組換え酵素による高塩素置換型PCBsの人為的な脱塩素反応の達成に重点を置き、至適反応条件調査のため、国内のPCBs汚染原位置から採取した地下水にPCBsを意図的に添加した嫌気的雰囲気下のモデルを構築し、PCBs濃度と含有異性体比率の経時的変化、及び試料水中に集積する脱塩素化細菌を解析した。その結果、PCBsの緩やかな減衰を確認するとともに、デハロコッコイデス属細菌の他に、PCBs脱塩素化細菌として報告がある２種属を検出した。また、作製する組換え酵素の選択候補を広げることを念頭に、PCBsが緩やかに減衰する際のPCBs脱塩素化現象の情報を広く得るため、採取した地下水中の細菌叢をメタゲノム解析により網羅的に調査した。その結果、上述の嫌気的モデルで検出した３種属に加えて、新たな候補可能性種属の存在が示唆された。

PCBs are refractory environmental pollutants, and many of the world's most polluted soils and rivers are expected to undergo chemical degradation. The microbial decomposition of PCBs in nature is known as "acidification of PCBs under favorable conditions" and "detoxification of PCBs under unfavorable conditions". This study aims at creating an innovative biocatalyst for the artificial and large-scale realization of "dephosphorization reaction for the reduction of high content substitutional PCBs" by microorganisms using environmental degradation technology. There are no reports of PCBs dephosphorization by PCBs dephosphorization enzymes, B12 complement enzymes, Fe-S complement enzymes, crystalline structures, and component enzymes. We conducted a pilot study (H30-R2 Annual Challenge Study (Germination)) on PCBs dephosphorization enzymes from bacteria belonging to the genus Urogena, and reported on the production and development of PCBs dephosphorization enzymes from bacterial strains. In this year, the concentration of PCBs and the ratio of heterosexuals accumulated in the sample water were analyzed, and the results showed that the concentration of PCBs in the sample water was higher than that in the sample water. The results showed that PCBs were isolated from two species of bacteria. A survey of PCBs in groundwater was conducted. As a result, the presence of three species of the above suspect species is indicated by the presence of new candidate species.