2018 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of hydrogen production mechanisms from succinate oxidation in a thermophilic propionate oxidizing bacterium
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16K07666
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
高坂 智之 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (70500453)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プロピオン酸酸化 / 水素生成 / 膜電位 / コハク酸脱水素酵素 / 大腸菌異種発現 / サブユニット構造 / フマル酸還元酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プロピオン酸酸化細菌 Pelotomaculum thermopropionicum のプロピオン酸からの水素生成に必要な因子を探るため、まず、P. thermopropionicumをプロピオン酸を基質として培地で保温したところ水素生成が確認された。この水素生成は、CCCP、DCCD、そしてTTFAの添加により阻害されたことから、膜電位、ATP合成酵素、そしてキノンの水素生成反応への関与が示唆された。この反応に様々な補酵素の添加が与える影響は確認できなかった。一方、P. thermopropionicum 細胞内に存在すると考えられる二つのコハク酸脱水素酵素 SDH1（膜タイプ）とSDH2（細胞質タイプ）の特徴解析を行うため、培養した細胞から得た細胞質画分と膜画分のコハク酸脱水素活性を測定したところ、両画分において活性が確認されたが、その活性は膜が10倍以上高かった。基質親和性やpH領域に大きな差は見られなかった。また、膜画分ではQ1還元活性が見られたが、細胞質画分では検出されなかった。それぞれの画分のNADHを電子供与体とするコハク酸還元活性を測定したところ、細胞質画分のみにその活性が確認された。これらのことから、SDH1は膜に存在する主なコハク酸脱水素酵素であり、SDH2は細胞質に存在しコハク酸酸化活性を有するがフマル酸還元酵素として機能している可能性が示唆された。これらSDHのさらなる機能解析のため、SDH1および2の全サプユニット遺伝子を大腸菌SDHと同様のプロモーター下流に連結したプラスミドを構築し大腸菌に導入したが、SDH活性は検出されなかった。ただ、単一サブユニットでのタンパク質の発現は確認された。このことから、大腸菌においてP. thermopropionicumのサブユニット構造を持つ酵素を機能的に発現させるにはさらなる工夫が必要であることが示唆された。
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