光合成微生物を用いた^<13>C標識化合物の創製と高感度検出システムの開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04660081
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山崎 素直 東京大学, 農学部, 教授 (00011982)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉村 悦郎 東京大学, 農学部, 助手 (10130303) ; 大久保 明 東京大学, 農学部, 助教授 (20111479)
• Keywords: 光合成微生物 / ^<13>C標識化合物 / 安定同位体 / Euglena / ミドリムシ / パラミロン / ^<13>C-NMR

Research Abstract

放射性同位元素の使用上の安全性や廃棄上の問題から、本研究では^<14>Cに代わる安定同位体である^<13>C標識化合物を光合成微生物を用いて創製し、さらに標識化合物の高感度分析法を確立し、放射性同位元素を用いない研究方法の開発を目指した。光合成微生物としてEuglena gracilisを用い、^<13>C源としては^<13>C-CO_2を供給するシステムを考案した。従属栄養条件と独立栄養条件について、光量、CO_2濃度と通気量による細胞の生育条件を検討した。さらに^<13>C-CO_2の投与方法について検討した。通常の培養では開放系で通気し、排気はそのまま放出するが、^<13>C-CO_2では回収循環させながら効率的に利用する循環系を検討した。すなわち、まず培養初期は^<12>C-CO_2で生育させ、適当な生育時期に^<13>C-CO_2に切り替えて通気するスパイク投与法を検討した。^<13>C-CO_2を通気するときは系をクローズにして一定時間通気培養する方法を採った。生育後期に細胞を集め、^<13>Cラベルの効率を調べるために、細胞顆粒であるパラミロンを分画して集め、精製し、加水分解によりグルコースを調製し、^<13>C-NMRでラベル位置と標識量を計測した。ただし、この系では投与時間に制限があるため、^<13>Cの取り込み量を期待どうりに上昇させられなかったこと、また投与時期の選択によりラベル化の割合が変わることなど、投与方法を再検討する必要があった。^<13>C-CO_2を回収再循環させる上でCO_2濃度を正確に制御することは意外に難しく、今後センサーを用いて濃度制御するか、または開放系と同様に通気し、通気後の排気中に含まれる^<13>C-CO_2を一旦アルカリに吸収させ、十分集積した段階で再利用する方式を採るか、いずれかの方式を採ることが必要であった。