超好熱性アーキアのチアミン生合成における硫黄転移機構の解明と水素生産への応用

阐明超嗜热古菌硫胺素生物合成中的硫转移机制及其在制氢中的应用

基本信息

批准号：
25850058
负责人：
秀瀬涼太
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

超好熱性アーキアの含硫補因子を生成する硫黄転移機構は不明である。システインデスルフラーゼ（CSD）はL-システインからL-アラニンと硫黄を生成する反応を触媒し、バクテリアやユーカリアにおける硫黄転移に必須な酵素である。興味深いことに、進化系統樹の根に近い超好熱性アーキアの多くはCSD遺伝子ホモログを有していない。一方、Thermococcus kodakarensisは超好熱性アーキアのなかでは珍しくCSDホモログを有している。本研究では、生命起源に近い生物であるT. kodakarensisのCSDに着目し、超好熱性アーキアの硫黄転移の分子基盤を解明することを目的としている。T. kodakarensisは元素硫黄を最終電子受容体として呼吸を行う絶対嫌気性アーキアであるが、元素硫黄が存在しない環境でも糖（またはピルビン酸）を代謝しプロトンを電子受容体として水素発生型呼吸を行うことで生育できる。csd遺伝子を破壊したDCD株を構築し、培地中の元素硫黄の有無での生育を野生株と比較した。その結果、元素硫黄含有培地（+S0培地）では両株の生育に違いは見られなかった一方で、元素硫黄非含有ピルビン酸含有培地（-S0+ピルビン酸培地）では、DCD株は生育しなかった。さらに、-S0+ピルビン酸培地に元素硫黄を加えて生育を比較すると、元素硫黄含量の増加に応じてDCD株は野生株と同等の生育を示した。生化学的な解析により、-S0+ピルビン酸培地におけるT. kodakarensisの生育不能は鉄硫黄クラスター（Fe-S）生合成能の欠損によるものであった。CSDの獲得によって元素硫黄の存在しない環境でのFe-S生合成能を獲得できた結果、元素硫黄の存在しない環境で本菌の生育が可能となったと考えられた。

产生超级热情档案的含硫因子的硫转移机制尚不清楚。半胱氨酸脱硫酶（CSD）是一种酶，对细菌和欧加里硫的硫转移至关重要，这是一种从L-半胱氨酸产生L-丙氨酸和硫的催化剂。有趣的是，许多靠近进化树的根源的超热 - 吸收式ARCHIA都没有CSD基因同源物。另一方面，kodakarensis具有CSD同源物，在超级吸收的Archia中很少见。这项研究的重点是T. kodakarensis的CSD，这是一种接近生命的生物的生物，并阐明了超级热情库的分子基础。 T. kodakarensis是一种绝对的厌氧周围，在基本硫中呼吸为最终电子受体，但即使在不存在元素硫的环境中，糖（或Pilbic Acid）也被代谢，质子被用作电子受体通过这样做。构建了破坏CSD基因的DCD库存，并将培养基中存在或不存在元素硫的生长与野生储备进行了比较。结果，含元素含硫区域（+S0培养基）中两种菌株的生长没有差异，但是在含有含有Pybic pybic pybic含量的含Pybic含硫酸的元素的元素中，DCD储备并未生长。 S0+Pillvic Acid培养基。此外，当通过将元素硫添加到-s0+pybic酸培养物中时，DCD储备与野生储备相同，根据元素硫含量的增加而显示出相同的野生库存。通过生化分析，kodakarensis在-s0+pybic酸培养中未经授权的生长是由于铁硫簇（FE -S）生物合成的诽谤所致。由于获得了CSD，在不存在元素硫的环境中获得Fe-S生物合成的结果，因此人们认为该细菌的生长是在不存在元素硫的环境中的。