Electron transport system and mechanism for denitrification in the anaerobic ammonium oxidation(anammox).

• Project/Area Number: 18780066
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Sojo University
• Principal Investigator: NISHIYAMA Takashi Sojo University, 生物生命学部, 助教 (00425331)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,710,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2008: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2007: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2006: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 嫌気性アンモニア酸化 / anammox / 脱窒 / バイオリアクター

Research Abstract

嫌気性アンモニア酸化(anammox)を行う細菌KSU-1株から、anammoxに関連するヘムタンパク質3種を精製した。その1つのヒドラジン酸化酵素(HZO)は本研究開始前に精製まで完了していたものであるが、本研究においてその酵素化学的性状の解析を行った。本研究で新たに得た他の2つのヘムタンパク質は、ヒドロキシルアミン酸化還元酵素(HAO)と難還元性シトクロムcであった。これら酵素の性状から、HZOとHAOはどちらもanammoxの最終段階のヒドラジンの脱窒を行うが、正常な細胞内環境ではHZOが主に働き、HZOが機能できない環境でHAOが機能すると予想された。難還元性シトクロムcはその酸化還元電位の低さからHZOとHAOから電子を受け取ると推定され、anammoxで発生した電子を膜に伝達する役割を担うと考えられた。また、これらタンパク質の遺伝子を同定し、プロモーター領域を解析したところ、これらの多量に発現しているヘムタンパク質は大腸菌プロモーター領域のコンセンサス配列によく似たプロモーター領域を持つことが判明した。anammoxに関わると予想された別のヘムタンパク質である亜硝酸還元酵素(NIR)の精製も試みたが、活性のある酵素は得られなかった。また、HZOのX線結晶構造解析を行うため、結晶化条件を検討したが、良質な結晶は得られなかった。

Research Products

• [Journal Article] Anammox process for synthetic and practical wastewater treatment using a novel kind of biomass carriers (2008)
  • Author(s): Qiao S, Kawakubo Y, Cheng Y, Nishiyama T, Fujii T, Furukawa K
  • Journal Title: Water Science and Technology 58 Pages: 1335-1341
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Another multiheme protein, hydroxylamine oxidoreductase, abundantly produced in an anammox bacterium besides the hydrazine-oxidizing enzyme (2008)
  • Author(s): Shimamura M, Nishiyama T, Shinya K, Kawahara Y, Furukawa K, Fujii T
  • Journal Title: Journal of Bioscience and Bioengineering 105 Pages: 243-248
  • NAID: 110006632557
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anammox process for synthetic and practical wastewater treatment using a novel kind of biomass carriers (2008)
  • Author(s): S. Qiao, Y. Kawakubo, Y. Cheng, T. Nishiyama, T. Fujii, K. Furukawa
  • Journal Title: Water Science and Technology 58 Pages: 1335-1341
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Another multiheme protein, hydroxylamine oxidoreductase, abundantly produced in an anammox bacterium besides the hydrazine-oxidizing enzyme. (2008)
  • Author(s): Shimamura M, Nishiyama T, Shinya K, Kawahara Y, Furukawa K, Fujii T.
  • Journal Title: Journal of Bioscience and Bioengineering 105 Pages: 243-248
  • NAID: 110006632557
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of a multiheme protein with features of a hydrazine-oxidizing enzyme from an anaerobic ammonium-oxidizing enrichment culture (2007)
  • Author(s): Shimamura M, Nishiyama T, Shigetomo H, Toyomoto T, Kawahara Y, Furukawa K, Fujii T
  • Journal Title: Applied and Environmental Microbiology 73(4) Pages: 1065-1072
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of a multiheme protein with features of a hydrazine-oxidizing enzyme from an anaerobic ammonium-oxidizing enrichment culture. (2007)
  • Author(s): Shimamura M, Nishiyama T, Shigetomo H, Toyomoto T, Kawahara Y, Furukawa K, Fujii T
  • Journal Title: Applied and Environmental Microbiology 73・4 Pages: 1065-1072
• [Presentation] anammox菌KSU-1株の難還元性cytochrome cの特性 (2009)
  • Author(s): 浮田早貴, 河瀬達志, 西山孝, 古川憲治, 藤井隆夫
  • Organizer: 日本農芸化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] hzo遺伝子配列を用いたanammox菌の分類法 (2009)
  • Author(s): 西山孝, 佐田恵里佳, 藤井隆夫, 古川憲治
  • Organizer: 日本水環境学会九州支部研究発表会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-02-28
• [Presentation] anammox菌KSU-1株の難還元性cytochrome cの特性 (2009)
  • Author(s): 浮田早貴,河瀬達志,西山孝,古川憲治,藤井隆夫
  • Organizer: 日本農芸化学会大会
• [Presentation] hzo遺伝子配列を用いたanammox菌の分類法 (2009)
  • Author(s): 西山孝,佐田恵里佳,藤井隆夫,古川憲治
  • Organizer: 日本水環境学会九州支部研究発表会
• [Presentation] Anammox菌で大量発現しているヘムタンパク質遺伝子のプロモーター領域 (2008)
  • Author(s): 西山 孝, 川原 優香, 古川 憲治, 藤井 隆夫
  • Organizer: 第59回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 広島大学東広島キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-26
• [Presentation] Anammox菌のヒドロキシルアミン酸化還元酵素とその一次構造 (2008)
  • Author(s): 島村 宗孝, 河瀬 達志, 新屋 寿崇, 西山 孝, 古川 憲治, 藤井 隆夫
  • Organizer: 第59回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 広島大学東広島キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-26
• [Presentation] anammox菌KSU-1株で多量発現している低分子量c型ヘムタンパク質 (2008)
  • Author(s): 藤井隆夫, 河瀬達志, 西山孝, 古川憲治
  • Organizer: 日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2008-08-27
• [Presentation] Members of anammox bacteria detected in two kinds of sludge acclimated in Hanoi and hydrazine-oxidizing enzyme gene available for a functional gene of anammox bacteria (2008)
  • Author(s): T. Fujii, T. Nishiyama, K. Furukawa
  • Organizer: The 8th General Seminar of the Core University Program
• [Presentation] anammox菌KSU-1株で多量発現している低分子量型ヘムタンパク質 (2008)
  • Author(s): 藤井隆夫,河瀬達志,西山孝,古川憲治
  • Organizer: 日本生物工学会大会
• [Presentation] Anammox菌のヒドロキシルアミン酸化還元酵素とその一次構造 (2008)
  • Author(s): 島村宗孝,河瀬達志,新屋寿崇,西山孝,古川憲治,藤井隆夫
  • Organizer: 日本生物工学会大会
• [Presentation] Anammox菌で大量発現しているヘムタンパク質遺伝子のプロモーター領域 (2008)
  • Author(s): 西山孝,川原優香,古川憲治,藤井隆夫
  • Organizer: 日本生物工学会大会
• [Presentation] anammox菌のcytochrome c552の精製と性質 (2007)
  • Author(s): 河瀬達志、島村宗孝、西山孝、古川憲治、藤井隆夫
  • Organizer: 日本農芸化学会西日本支部大会
• [Presentation] Anammox菌で大量発現しているヘムタンパク質遺伝子のプロモーター領域 (2007)
  • Author(s): 西山孝、川原優香、古川憲治、藤井隆夫
  • Organizer: 日本生物工学会大会
• [Presentation] Anammox菌のヒドロキシルアミン酸化還元酵素とその一次構造 (2007)
  • Author(s): 島村宗孝、河瀬達志、新屋寿崇、西山孝、古川憲治、藤井隆夫
  • Organizer: 日本生物工学会大会