2021 Fiscal Year Research-status Report
Application of microbial metalloids transformation pathways in metal recovery
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18K19879
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
濱村 奈津子 九州大学, 理学研究院, 教授 (50554466)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
光延 聖 愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (70537951)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | アンチモン / 微生物金属代謝 / レアメタル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、微生物の金属変換機構に着目し、アンチモン生物還元の代謝機構とバイオミネラル生成プロセスを明らかにすることを目的としている。
本年度は、鉱山土壌から集積培養したアンチモン代謝活性を示す２から４種の構成種を含む微生物複合系について、電子受容基質の多様性や共存金属存在下でのアンチモン還元活性への影響を調べた。その結果、本複合系はフミン酸、クエン酸鉄やフェリハイドライト還元能を示し、またフミン酸の共存下でアンチモン還元活性は影響を受けず、クエン酸鉄とアンチモン共存下ではアンチモンを優先的に還元することから、アンチモンが電子受容基質としてエネルギー的にも優位に利用されることが示唆された。
さらに本年度は、微生物複合系を構成する主要３株の分離培養を行い、２株については純粋培養に成功し、これら２株の純粋培養系ではアンチモンや鉄還元活性を示さなかった。現在その他グラム陽性菌１株の分離培養を継続中であり、クエン酸鉄を電子受容基質とする嫌気培養条件により、ほぼ純粋系に成功したと考えられる段階である。複合系のドラフトゲノム解析では、本株に近縁なグラム陽性菌配列が80%の割合を占めており、また本株の純粋系において嫌気的鉄還元およびアンチモン還元活性を有する結果も得られていることから、本グラム陽性菌がアンチモン還元およびナノ結晶化を駆動している可能性が高い。すでにドラフトゲノムからも本株の有する金属代謝遺伝子群の候補を同定しており、今後は分離株と複合系のナノ結晶化効率を比較検討するとともに、代謝遺伝子発現解析を進めていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、当初の計画通りアンチモン還元能を有する複合培養系における構成種の分離培養にも成功している。また、分子系統的同定によりアンチモン代謝に最適な群集構造を明らかにするとともに、ドラフトゲノム解析および培養実験に基づく金属代謝機構の同定も実施している。さらに本年度は、これまで純粋培養が困難であった主要構成株の分離に成功するという成果を得られており、今後はさらに本株の機能同定や評価を行うことで、新たな機構による有害元素の固定化や回収につながる知見として期待できる。これらの結果から、概ね当初の目的に沿って順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、当初の計画通りアンチモン還元能を有する複合培養系における主要な構成種の分離培養に成功した。今後は、単離株のアンチモン還元や金属還元能の測定を行うとともに、複合培養系との活性比較を実施し、アンチモン代謝に最適な群集構造の検討を進める。また、ドラフトゲノム解析で同定された、ヒ素やアンチモンの代謝酵素群を含むDMSOリダクターゼファミリーに属する近縁配列に着目し、機能遺伝子発現解析を実施することでアンチモン還元活性の定量的測定を試みる。
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| Causes of Carryover |
代謝活性比較や遺伝子発現解析用のサンプル調整において、COVID-19の影響による実験や試薬入手の遅延により次年度使用額が生じた。そこで次年度は、これら代謝活性比較や遺伝子発現解析用のサンプル調整に必要な試薬等を入手し、単離株と複合培養系のアンチモン結晶化効率の比較等を進める予定である。
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