含塩素有機リン酸トリエステル類分解菌における分解システムの全容解明と強化

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H02974
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 解良 芳夫 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (00137168)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 勝正 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (40509551) ; 高橋 祥司 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (90324011)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 環境技術 / 難分解性有害物 / 微生物分解 / 分解酵素 / 遺伝子 / 遺伝子発現調節

Outline of Annual Research Achievements

Tris(1,3-dichloro-2-propyl) phosphate (以下TDCPP) や tris(2-chloroethyl) phosphate (以下TCEP)などの塩素を含む有機リン酸トリエステル類は、難分解性で蓄積性もあり、種々の毒性を有する。我々が世界で初めて単離に成功した含塩素有機リン酸トリエステル類分解菌Sphingomonas sp. TDK1 株とSphingobium sp. TCM1 株に存在する初発分解酵素ホスホトリエステラーゼ（HAD）の発現調節機構と分解経路下流酵素をタンパク質レベル、遺伝子レベルで詳細に解析し、分解システムの全容を明らかにするとともに、分解システムの強化をはかり、当該化合物を含む廃水処理や環境保全・修復への応用技術の開発等に必要な基礎を築くことが本研究の目的である。TCM1株を用いて平成29年度に得られた主な結果を以下に示す。
（１）組換え型 PDE の単離・精製を試みたが、精製途中で活性が失われた。今後、精製を簡便にするため、種々のタグ融合PDE発現系の構築を行う予定である。また、作成したPDE遺伝子破壊株は、TCEPを唯一のリン源とした培地では野生株と同等の生育を示したことから、PDEはTCEP分解代謝において重要な役割を担っていないことが示された。
（２）Hisタグ融合タンパク質として大腸菌で発現させたPhoK ALPを単離・精製し種々の酵素学的諸特性を明らかにした。
（３）PhoB遺伝子破壊株、及びPst遺伝子破壊株は、TCEPを唯一のリン源とした培地では、野生株と同等の生育を示したことから、各々の遺伝子破壊はTCEP分解に大きな影響を与えないことが示された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

TCM1 株のホスホジエステラーゼ（PDE）遺伝子破壊株、 TCM-HAD 遺伝子発現調節に関わる重要な因子であるPhoB遺伝子破壊株、及びPst遺伝子破壊株を用いた解析が順調に進んでいること。Hisタグ融合タンパク質として大腸菌で発現させたPhoK ALPを単離精製し、種々の酵素学的諸特性を明らかにできたことなど。

Strategy for Future Research Activity

前年度の研究実績をふまえ、新年度当初に提出する科学研究費助成事業交付申請書の「本年度の研究実施計画」に記載する計画に従って、研究を推進する。

Research Products

• [Journal Article] An atypical phosphodiesterase capable of degrading haloalkyl phosphate diesters from Sphingobium sp. strain TCM1. (2017)
  • Author(s): Abe，K., Mukai, N., Morooka, Y., Makino, T., Oshima, K., Takahashi, S. and Kera, Y.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: ７ Pages: ２８４２
  • DOI: 10.1038/s41598-017-03142-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 含塩素有機リン難燃剤分解菌 Sphingobium sp. TCM1 株の PhoK アルカリホスファターゼの機能解析． (2018)
  • Author(s): 高橋祥司・諸岡由佳・佐伯栞里・片沼拓士・阿部勝正・解良芳夫
  • Organizer: 日本農芸化学会2018年度大会
• [Presentation] Enzymatic properties of PhoK alkaline phosphatase of Sphingobium sp. Strain TCM1. (2017)
  • Author(s): Yuka Morooka, Shouji Takahashi, Hiroshi Katanuma, Katsumasa Abe, Yoshio Kera
  • Organizer: The 6th international GIGAKU conference in Nagaoka (IGCN2017),
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Expression, affinity purification, and characterization of NH-tagged haloalkylphosphorus hydrolase. (2017)
  • Author(s): Narumi Tanaka，Katsue Miura，Katsumasa Abe，Shouji Takahashi，Yoshio Kera
  • Organizer: The 6th international GIGAKU conference in Nagaoka (IGCN2017),
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional analysis of a phosphodiesterase gene in the metabolism of an organophosphorus flame retardant in Sphingobium sp. strain TCM1. (2017)
  • Author(s): Masaya Morinaga, Shouji Takahashi, Katsumasa Abe, Yoshio Kera
  • Organizer: The 6th international GIGAKU conference in Nagaoka (IGCN2017),
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Regulation of phosphotriesterase gene expression in the organophosphorus flame retardant-degrading bacterium Sphingobium sp. strain TCM1. (2017)
  • Author(s): Takahito Kumakura, Shouji Takahashi, Maya Akimoto, Katsumasa Abe, Yoshio Kera
  • Organizer: The 6th international GIGAKU conference in Nagaoka (IGCN2017),
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 変異型ハロアルキル有機リン酸トリエステル加水分解酵素の諸特性解析． (2017)
  • Author(s): 田中成美・三浦克恵・西郡祐輝・阿部勝正・高橋祥司・解良芳夫
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年会（第90回日本生化学会）
• [Presentation] Sphingobium sp. TCM1株 PhoKアルカリホスファターゼの酵素学的諸特性の解析． (2017)
  • Author(s): 諸岡由佳・片沼拓士・阿部勝正・高橋祥司・解良芳夫
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年会（第90回日本生化学会）