嫌気的メタン酸化能を有する微生物の探索とその生理学的特質の解明

• Project/Area Number: 16651114
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Resource conservation science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 石井 正治 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (30193262)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2005: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: メタン酸化 / 嫌気 / メタン / 微生物代謝 / 嫌気性細菌

Research Abstract

昨年度単離した525W株について、その嫌気的メタン酸化についてさらに研究を進めた。まず、メタン代謝能を保持した状態の525W株の菌体をより多く得るため、2段培養法を構築した。具体的には、1段目の前培養としてYeast extractだけを炭素源とした好気培養を行い、2段目の本培養としてメタンを唯一炭素源とした嫌気培養により、メタン酸化系の誘導を行った。次いで、得られた菌体を用いて、代謝産物の同定、酵素反応の有無、遺伝子の検出などの方法により、嫌気的メタン酸化経路の全体像を明らかにすることを試みた。その結果、本菌中には好気的メタン代謝の初発酵素であるメタンモノオキシゲナーゼ活性は検出されず、さらに同酵素遺伝子も検出されなかった。一方、嫌気的メタン代謝の産物としてニトロメタンが検出された。なお、525W株は脱窒条件で生育するため、脱窒反応の中間体としてNOやNO_2^-などの反応性の高い分子種が生成されうる。それ故、ニトロメタンは、NOやNO_2^-などの分子の関与を伴い、メタンから直接生成されるものと推定された。さらに、525W株はニトロメタンを唯一炭素源とした嫌気的生育が可能であった。これらの事柄より、ニトロメタンは嫌気的メタン代謝の直接の代謝中間体である可能性が極めて高いものと思われる。なお、ニトロメタン以降の代謝については、遺伝学的さらには酵素学的に明らかにしており、ニトロメタン〜S-ホルミルグルタチオン〜ギ酸〜二酸化炭素と進むものと推定されている。