中等度好熱性細菌を利用した微生物脱硫と高機能脱硫細菌の創製

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650859
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 桐村 光太郎 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90195412)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木野 邦器 早稲田大学, 理工学部, 教授 (60318764)
• Keywords: バイオテクノロジー / 生体機能工学 / バイオ生産プロセス / 微生物機能 / 環境微生物 / Mycobacterium / バイオ脱硫 / 有機硫黄化合物

Research Abstract

石油等の化石燃料には有機硫黄化合物が含まれており、その燃焼によって発生する硫黄酸化物は大気汚染や酸性雨の原因物質となる。このため、日本や欧米では石油(とくにディーゼル燃料となる軽油)中の硫黄含有量については法的規制が強化され、2004年には50ppm-S以下、2007年には15ppm-S以下への段階的移行が予定されている。軽油中には現行の石油精製工程では除去が困難な有機硫黄化合物が存在し、その代表的なものがジベンゾチオフェン(以下DBT)およびそのアルキル誘導体である。また、実際の軽油脱硫工程では冷却処理や雑菌汚染対策が不要なため40〜50℃の処理が望ましい。そこで、著者はDBTを唯一の硫黄源として利用可能な新規な好熱性脱硫細菌Bacillus subtilis WU-S2BやMycobacterium phlei WU-F1を単離し、それぞれの増殖菌体と休止菌体が実際の軽油に対して脱硫活性を示すことを確認した。とくに、WU-F1の休止菌体反応では45℃の条件下で、48ppm-Sの軽油(試作品)を10ppm-Sにまで脱硫可能であることを明らかにしたことは極めて意義深い。一方、B.subtilis WU-S2BとM.phlei WU-F1の遺伝子を高度に活用することを目的として、DBT脱硫遺伝子(bdsABC)とフラビンレダクターゼをコードする遺伝子(frbとfrm)をクローニングし塩基配列を決定し、これらが既報の各種遺伝子とは低い相同性しか示さないことから新規な遺伝子資源であることを明らかにした。また、bdsABCとfrbを大腸菌において共発現させることによって20-50℃においてDBT脱硫活性を飛躍的に向上させることを可能にした。とくに、40℃においてはbdsABCのみを保持する大腸菌に比較して27倍の比活性を得ることに成功した。

Research Products

• [Publications] T.Furuya, S.Takahashi, Y.IShii, K.Kino, K.Kirimura: "Cloning of a Gene Encoding Flavin Reductase Coupling with Dibenzothiophene Monooxygenase through Coexpression Screening Using Indigo Production --"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 313(2). 570-575 (2004)