硝化菌Nitrobacterにおける完全脱窒経路が持つ生態学的機能の解明

阐明硝化细菌硝化细菌完整反硝化途径的生态功能

• 批准号: 21J14718
• 负责人: 高橋 悠
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14718/
• 关键词: 亜硝酸酸化細菌; Nitrobacter; 亜酸化窒素還元酵素; 硝化; ゲノム; 亜酸化窒素; 亜硝酸酸化細菌; Nitrobacter; 亜酸化窒素還元酵素; 硝化; ゲノム; 亜酸化窒素

本研究室で分離培養した亜硝酸酸化細菌Nitrobacter sp. NbASは、ゲノムに亜酸化窒素（N2O）還元酵素遺伝子nosZをコードする。N2Oは主要な温室効果ガスの1つである。これまで亜硝酸酸化細菌にN2Oを生成する種が含まれることは報告されてきたが、それを還元するNosZを持つ株は未発見であった。昨年度の研究から、NbASはN2Oを消費することが可能であるが、その消費活性は既知の細菌と異なる環境要因によって制御されると推測された。そこでNbASのN2O消費活性測定と、既知のN2O還元細菌がN2Oを還元する条件との比較に基づき、N2O還元がNbASの生存において果たす役割を推定した。一般的なN2O還元細菌が有機物を含む低酸素濃度環境でN2Oを消費する一方で、NbASは酸素濃度が高い無機培地においてもN2O消費活性を示した。さらに無機培地で酸素とN2Oの濃度を経時的に測定すると、NbASの亜硝酸酸化による酸素消費は、N2O消費と同時に観測された。このためNbASは有機物の分解とN2O還元によって増殖に必要なエネルギーを獲得するのではなく、むしろ独立栄養代謝である亜硝酸酸化で得られたエネルギーを用いてN2Oを還元すると推測される。さらにNbAS自身はN2Oを生成する酵素を持たないため、他種細菌の生成するN2Oを分解することを目的としてN2O還元酵素を持つ可能性がある。以上よりNbASのN2O還元酵素には、従来知られてきた相同タンパク質とは異なる役割が見出された。

亚硝酸盐氧化细菌硝酸细菌sp。 NBA在该实验室中分离和培养的NBA编码其基因组中的一氧化二氧化二氧化氮（N2O）还原酶基因NOSZ。 N2O是主要的温室气体之一。据报道，亚硝酸盐氧化细菌含有产生N2O的物种，但没有与NOSZ菌株减少它们的菌株。去年的一项研究表明，NBA能够消耗N2O，但其消费活动受到与已知细菌不同的环境因素的控制。因此，基于NBA的N2O消耗活性的测量以及与已知N2O还原细菌减少N2O的条件的比较，我们估计了N2O还原在NBA的存活中起着的作用。虽然一般的N2O还原细菌在含有有机物的低氧浓度环境中摄入N2O，但NBA在氧气浓度高的无机培养基中也表现出N2O的活性。此外，当在无机培养基中测量氧气和N2O浓度时，与N2O消耗同时观察到由NBAS的亚硝酸盐氧化引起​​的氧气消耗。因此，据推测，NBA不会通过分解有机物和减少N2O来获取生长所需的能量，而是使用亚硝酸盐氧化获得的能量（即自养代谢，降低N2O）。此外，由于NBA本身没有产生N2O的酶，因此它可能具有N2O还原酶，目的是降解其他细菌产生的N2O。从以上，NBA中的N2O还原酶具有与常规已知的同源蛋白不同的作用。