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。

这项研究是使用铁硫氧化细菌酸硫硫代菌23270作为模型微生物进行的，并通过阐明硫化合物的能量代谢，最终目标是将其应用于petrolem中的硫硫酸硫酸化的碳酸固定。到目前为止，曲不曲霉已经表明四硫酸在底物上生长良好，而四硫代酸水解酶（4thase）已纯化。在2018年，我们详细研究了该酶的性质。该酶的最佳pH值为3.0，即使在冰上持续60分钟时，它的残留活性为95％或以上，表明它对酸非常稳定。对反应产物的HPLC分析表明，该酶水解了一个分子四硫酸分子，产生一个分子的硫代硫硫酸，元素硫和硫。从该酶的N末端氨基酸序列中鉴定出的ORF编码1500 bp，499AA和N端的32个氨基酸，从序列推导为SEC型信号肽。尽管ORF试图在大肠杆菌中表达，但重组蛋白被不均能化，无法检测到活性。但是，使用该抗体进行了蛋白质印迹分析，不仅通过分子量和N末端氨基酸序列证明了这一点，而且还通过免疫学证据证明该ORF是4THASE基因。 4THASE基因的鉴定是世界上第一项研究，与此同时，这是第一个确定细菌独有的新型基因功能的研究，该细菌在数据库中没有类似的矫形器。对这种细菌的蛋白质印迹分析，该细菌具有不同的能源，例如二价铁，元素硫和四硫代酸，强烈表明该酶与该细菌的能量代谢深深涉及，仅当它用硫化合物生长时才表达。此外，目前正在提交与本研究内容有关的论文。