二酸化炭素固定と余剰硫黄の有効利用を目指した鉄硫黄酸化細菌のエネルギー代謝解析

铁硫氧化细菌的能量代谢分析旨在固定二氧化碳和有效利用剩余硫

• 批准号: 17780061
• 负责人: 金尾 忠芳
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17780061/
• 关键词: 硫黄のエネルギー代謝; 鉄硫黄酸化細菌; Acidithiobacillus ferrooxidans; tetrathionate hydrolase; 新規酵素; 硫黄代謝; 脱硫余剰硫黄

本研究は、鉄硫黄酸化細菌Acidithiobacillus ferrooxidans 23270株をモデル微生物として、硫黄化合物のエネルギー代謝を解明することにより、石油の脱硫余剰硫黄を利用した炭酸固定などへの応用を最終目標として行われた。これまでにA.ferrooxidansはテトラチオン酸を基質に良好に生育することを明らかにし、テトラチオン酸を代謝するテトラチオン酸ハイドロラーゼ(4THase)を精製した。18年度は、本酵素の詳細な性質検討に取り組んだ。本酵素の反応最適pHは3.0、氷上60分間pH1.0においても95%以上の残存活性を示し、酸に対し極めて安定であることを明らかにした。反応生成物のHPLC分析より、本酵素は1分子のテトラチオン酸を加水分解して、1分子のチオ硫酸、元素硫黄、硫酸を生成することが分かった。本酵素のN-末端アミノ酸配列より同定したORFは1500bp,499AAをコードしており、N-末端より32アミノ酸は、配列からSec型のシグナルペプチドと推定された。このORFの大腸菌での発現を試みたが、組み換えタンパク質は不溶化して活性は検出できなかった。しかし、この抗体を用いてWestern blot解析を行った結果、このORFが4THase遺伝子であることを、分子量とN-末端アミノ酸配列だけでなく免疫学的にも証明した。4THase遺伝子の同定は世界で最初の研究であり、同時にデータベース上に類似したorthologueが存在しない本菌独自の新規な遺伝子の機能を同定した最初の研究にもなった。二価鉄、元素硫黄、テトラチオン酸と異なるエネルギー源で生育した本菌のWestern blot解析は、本酵素が硫黄化合物で生育した場合においてのみ発現する、本菌の硫黄のエネルギー代謝に深く関与していることを強く示唆した。なお、本研究内容に関する論文は現在投稿中である。

本研究以铁硫氧化菌Acidithiobacillus氧化亚铁菌株23270为模型微生物，阐明硫化合物的能量代谢，最终目标是将其应用于石油脱硫剩余硫的固碳。到目前为止，我们已经证明氧化亚铁菌在连四硫酸盐作为底物上生长良好，并且我们纯化了连四硫酸盐水解酶（4THase），它可以代谢连四硫酸盐。 2018财年，我们研究了这种酶的详细特性。该酶的最适反应pH为3.0，即使在pH 1.0的冰上反应60分钟，其残留活性仍超过95%，表明其对酸极其稳定。反应产物的HPLC分析表明，该酶水解一分子连四硫酸，产生一分子硫代硫酸盐、元素硫和硫酸。从该酶的N端氨基酸序列鉴定出的ORF编码1500bp、499AA，从该序列推测N端的32个氨基酸为Sec型信号肽。我们尝试在大肠杆菌中表达该ORF，但重组蛋白不溶解，无法检测到活性。然而，使用该抗体进行Western blot分析的结果，我们不仅根据分子量和N末端氨基酸序列，而且从免疫学上证明了该ORF是4THase基因。 4THase基因的鉴定是世界上第一个研究，也是第一个鉴定该细菌特有的新基因功能的研究，数据库中不存在类似的直系同源物。对这种在不同于二价铁、元素硫和连四硫酸的能源上生长的细菌进行的蛋白质印迹分析表明，该酶深入参与了该细菌的硫能量代谢，并且仅在在硫化合物上生长时才强烈表达。建议有。目前正在提交与这项研究相关的论文。