2020 Fiscal Year Annual Research Report
Challenge to dechlorinate polychlorinated biphenyls under aerobic conditions with an engineered reductive dehalogenase
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18K19881
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高塚 由美子 京都大学, エネルギー理工学研究所, 特定准教授 (70570810)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 富次郎 京都大学, エネルギー理工学研究所, 特定教授 (70616193)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | ポリ塩化ビフェニル / 還元的脱塩素化酵素 / 遺伝子組換え細菌 / ビタミンB12 / Dehalococcoides |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリ塩化ビフェニル類（PCBs）は難分解性の環境汚染物質で、土壌や河川などの有効な浄化法はまだ無く、その技術の創出が極めて重要な課題として認められている。微生物を利用した環境浄化に絞ると、自然界でのPCBs分解現象としては「好気下での酸化的ビフェニル環開裂」と、反応条件が厳しく実用的利用が困難とされる「嫌気下での還元的脱塩素化」の存在が明らかにされている。本研究は、高塩素置換型PCBsの還元的脱塩素化を大気下で実現させる、世界初の革新的な生物触媒の創出を目的とする。
偏性嫌気性細菌のPCBs還元的脱塩素酵素はビタミンB12を補酵素とし、再生に高い還元力を要する1価コバルトが活性種となり触媒反応する。我々は、1価コバルトを安定再生する特性付与を目標に、昨年度までにデハロコッコイデス属細菌のPCBs脱塩素酵素を細胞膜結合アンカータンパク質と共発現する遺伝子組換え細菌株を、ビタミンB12高生産細菌を宿主として作製した。しかし、これまで活性確認の至適条件を見つけられず、作出した人工酵素を目の前にして反応現象を見ないままでいる。よって本年度は、昨年度に実施した原水試験を継続検討し、国内のPCBs汚染原位置から採取した地下水にPCBsを意図的に添加した嫌気的雰囲気下のモデルを用いて、PCBs濃度及び含有同族体比率の経時変化（脱塩素反応）を観察し、至適な反応条件を調査した。その結果、PCBs濃度が顕著に減衰することを確認し、さらに脱塩素反応が単純なもので無く、水酸化反応を伴う複雑な過程を経る可能性も推測された。
本研究は挑戦的研究である。まだ誰もなし得ないPCBs脱塩素酵素の人為的な反応達成において試行錯誤の連続であった。惜しくも時間切れとなったが、本研究期間終了後も引き続き諦めずに、PCBs水酸化と連鎖的脱塩素反応の可能性も含め、組換え酵素反応の最適化と新機能酵素の創生に取り組んでいく。
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| Remarks |
講演：原富次郎，微生物が生み出す小さなエネルギーの社会利用～五月雨を集めてはやし最上川～，第３６回京都大学宇治キャンパス産学交流会，オンライン開催，2020年9月1日
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