ラン色細菌の水素生産性向上に向けた遺伝子工学的改良

基因工程改进提高蓝藻的产氢能力

基本信息

批准号：
04F04486
负责人：
櫻井英博
金额：
$ 1.54万
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、ラン色細菌(別名:シアノバクテリア)の光合成系を利用して太陽光を水素のエネルギーに変換し、化石燃料代替エネルギーの大規模生産を実現することを目標とする研究戦略の一環をなすものである。1)ヒドロゲナーゼ遺伝子破壊株の水素生産性評価ラン色細菌の水素生産に関わる酵素は、ヒドロゲナーゼとニトロゲナーゼであり、本研究では後者を利用した水素生産系の開発を目指している。ヒドロゲナーゼには、取込型(Hup)と双方向性(Hox)の2種があり、前者は調べられた全ての株に存在し、さらに約半数が後者をあわせ持っ。ヒドロゲナーゼは、ニトロゲナーゼによって生産された水素の再吸収にはたらき、生産の妨害になると考えられる。Nostoc sp. PCC 7422株より作成したHup構造遺伝子破壊株は、水素生産性が大幅に向上し、水素を濃度約30%に蓄積でき、良好な実験条件では太陽光を約1.7%の効率で水素エネルギーに変換できた。2)ラン色細菌におけるV型ニトロゲナーゼの分布ニトロゲナーゼの触媒タンパク質は、ジニトロゲナーゼで、反応の必然的副産物として水素を生産するが、通常は活性中心に鉄、モリブデンからなる金属クラスターを結合している(Mo型)。一部の生物では、Mo型ニトロゲナーゼに加えてバナジウムを結合したクラスターを持つものがあり(V型)、この酵素は一般に、窒素固定に向けられる電子の割合が低い、換言すれば水素生産に向けられる電子の割合が高いといわれており、水素生産に適した酵素となる可能性がある。そこで、内外のラン色細菌株保存センターから取得した14種類の株について、V型ニトロゲナーゼの分布をNostoc punctiformeのvnf遺伝子の部分配列をプローブとして調べたところ、約半数のものがMo型に加えてV型ニトロゲナーゼを持つことが明らかとなった。

这项研究是一种研究策略的一部分，旨在使用兰花细菌的光合系统（也称为蓝细菌）将阳光转化为氢能，以实现大规模生产替代化石燃料能量。 1）氢化酶基因的氢生产率评估破坏菌株的酶是在兰花细菌中涉及氢生产的酶是氢化酶和氮酶，在这项研究中，我们旨在使用后者开发氢生产系统。有两种类型的氢化酶：摄取类型（HUP）和双向（HOX），前者都存在于所有检查的应变中，其中约有一半将后者结合在一起。氢化酶被认为作用于氮酶产生的氢气，并干扰生产。 Nostoc sp产生的HUP结构基因破坏菌株。 PCC 7422显着提高了氢生产率，在约30％的浓度下积累了氢，并且能够在良好的实验条件下以约1.7％的效率将阳光转化为氢能。 2）兰花细菌中V型氮酶的分布分布氮酶的催化蛋白是一种二致致二氮酶，它会产生氢作为反应的不可避免的副产品，但通常结合在其活性中心（MO类型）的铁和成分的金属簇（MO类型）。在某些生物体中，除了MO型氮酶（V-Type）外，还有一些簇，并且通常据说该酶具有针对氮固定的电子的低百分比，换句话说，这是针对氢的高比例，使其成为氢生产的高分子，使其适合氢含量。因此，当我们使用探针研究从内部和外部兰花细菌菌株保护中心获得的14种菌株中V型氮酶的分布进行研究，以研究V型氮酶的分布，揭示了其中大约一半的V型氮气除了MO-type。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

水素生産性改良ラン色細菌による光生物的水素蓄積のための培養条件

产氢蓝细菌光生物氢积累的培养条件

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
日本エネルギー学会大会(吹田市)講演要旨集(日本エネルギー学会) 14
影响因子：
0
作者：
櫻井英博;Zhang X他7名
通讯作者：
Zhang X他7名

改良ラン色細菌による光生物的水素生産性の向上と大規模生産に向けた課題

利用改进的蓝细菌提高光生物氢生产率以及大规模生产的挑战

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス講演論文集第23回
影响因子：
0
作者：
櫻井英博;Zhang Xh;他7名
通讯作者：
他7名

化石代替エネルギーの大規模開発を目指す光生物的水素生産

光生物制氢旨在大规模开发化石替代能源

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス(東京)講演論文集(エネルギー・資源学会) 22
影响因子：
0
作者：
櫻井英博;Zhang X他2名
通讯作者：
Zhang X他2名

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通讯作者：
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