海洋における高分子溶存有機物の代謝機構に関する研究

海洋中聚合溶解有机物的代谢机制研究

基本信息

批准号：
17710015
负责人：
大林由美子
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Ehime 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

项目摘要

H17年度には主に沿岸域表層海水中の各種プロテアーゼのポテンシャル活性を測定したが、H18年度はさらに、沿岸域・外洋域を含む様々な場所・深度で同活性を測定した。その結果、沿岸・外洋を問わず、海水中に複数のアミノペプチダーゼ、トリプシン型酵素、キモトリプシン型酵素の活性があることが明らかになった。沿岸域では特にトリプシン型酵素の活性が高かった。外洋域での活性は、全体に沿岸域ほど高くはないが、表層で最も高く深度とともに低下した。外洋においても表層では沿岸域と同様にトリプシン型酵素の活性が高く、深層へいくに従い、アミノペプチダーゼとトリプシン型酵素の活性は同程度になった。以上の結果から、比較的生物活動が活発で水中の有機物濃度の高い状況で、トリプシンのようなエンド型酵素の作用がより重要になっていることが示唆された。天然海水に代謝活性を落とした緑膿菌細胞を分解基質として添加したマイクロコズムを作成し、緑膿菌細胞由来タンパク質の分解の様子およびマイクロコズム内のタンパク質分解酵素活性の変化を追跡した。海水中の天然微生物群集に由来するタンパク質分解酵素活性は、実験開始後に系内で非常に高くなり、少なくとも10日後になっても非常に高い活性が維持されていた。このとき顕微鏡観察では天然微生物群集が活発に増殖している様子が確認された。マイクロコズム内のタンパク質プロフィールは時間を経るごとに単純になり、緑膿菌細胞由来タンパク質のうちごく限られたものだけが残存していった。残存したタンパク質の一つは、海洋で溶存態タンパク質分子としての存在が報告されているOprP同族体であった。これらの結果から、海洋微生物群集は細胞外酵素を用いて生物遺骸を分解・利用し活性化していること、また、海洋で検出されている緑膿菌OprPは海洋微生物による非常に高い分解活性の中でも残存するタンパク質分子であることが示された。

2007财年，我们主要测量了沿海表层海水中各种蛋白酶的潜在活性，2008财年，我们进一步测量了不同地点和深度的相同活性，包括沿海和公海区域。结果表明，多种氨肽酶、胰蛋白酶型酶和胰凝乳蛋白酶型酶在海岸和公海的海水中都很活跃。胰蛋白酶型酶的活性在沿海地区特别高。公海的活动一般不如沿海地区那么活跃，但表层活动最高，并随着深度的增加而减少。在公海中，与沿海地区一样，表层的胰蛋白酶类酶的活性很高，而随着深入，氨肽酶和胰蛋白酶类酶的活性变得相似。这些结果表明，在生物活性相对活跃且水中有机物浓度较高的情况下，胰蛋白酶等内切酶的作用变得更加重要。通过将代谢活性降低的铜绿假单胞菌细胞添加到天然海水中作为降解底物来创建微观世界，并监测微观世界内铜绿假单胞菌细胞来源的蛋白质的降解和蛋白水解酶活性的变化。实验开始后，系统中来自海水中天然微生物群落的蛋白水解酶活性非常高，并且至少 10 天后仍然保持很高的活性。此时，显微镜观察证实自然微生物群落正在活跃增殖。随着时间的推移，微观世界中的蛋白质谱变得更加简单，只剩下有限数量的铜绿假单胞菌细胞衍生的蛋白质。剩下的蛋白质之一是 OprP 同源物，据报道它以溶解的蛋白质分子形式存在于海洋中。这些结果表明，海洋微生物群落利用胞外酶来分解、利用和活化生物遗骸，而在海洋中检测到的铜绿假单胞菌OprP具有极高的海洋微生物分解活性。它是剩余的蛋白质分子。