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2021 Fiscal Year Annual Research Report

新規好気性アンモニア酸化反応の分子メカニズム解明に向けた触媒分子の分離と機能解明

Research Project

Project/Area Number 19K05805
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

押木 守  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90540865)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywordsアンモニア酸化古細菌 / AOA / Nitrososphaera / 硝化 / 触媒分子 / タンパク質工学
Outline of Annual Research Achievements

今年度はアンモニア酸化古細菌Nitrososphaera viennensisが保有する電子キャリアタンパク質の発現・精製・酵素学的特性の解明に取り組んだ。標的としたタンパク質は前年度までに天然タンパク質から液体クロマトグラフィーで分離したフェレドキシンタンパク質(AOA_Ele)であり、本遺伝子を各種発現ベクターへクローニングし、大腸菌をホストとしたAOA_Eleの異種発現を試みた。
各種発現ベクター(pET29, pColdI, pCold-TF)、大腸菌株(B21、Origami株)、共発現プラスミド(シャペロンプラスミド、pRKISU)、発現条件(鉄硫黄含有培地)を検討したものの、AOA_Eleを可溶性タンパク質として発現させることはかなわなかった。これは、AOA_Eleが分子内に非常に豊富なシステイン残基を有しており、大腸菌ではジスルフィド結合を含むフォールディングが困難であったことが原因として考えられた。本課題を解決するためOrigami株を用いた発現も検討したが、改善は認められなかった。また、AOA_Eleは鉄-硫黄クラスター(Fe-S)を含むタンパク質であり、大腸菌のFe-Sクラスター挿入に関わる遺伝子群を共発現させることでAOA_EleへのFe-Sの挿入を試みたが、発現したAOA_EleにはFe-Sの挿入は認められなかった。Nitrososphaera viennensis AOA_Eleを機能性タンパク質として発現させるためには古細菌由来のシャペロンタンパク質、Fe-S挿入マシナリーを共発現させることが必要であると考えられた。また、ホストとして大腸菌を用いることの限界が明らかであり、古細菌を発現ホストとした発現系の開発が必要であると考えられた。

  • Research Products

    (18 results)

All 2022 2021

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Full-scale application of a down-flow hanging sponge reactor combined with a primary sedimentation basin for domestic sewage treatment2022

    • Author(s)
      Okubo Tsutomu、Tagawa Tadashi、Takahashi Masanobu、Iguchi Akinori、Oshiki Mamoru、Araki Nobuo、Kubota Kengo、Tawfik Ahmed、Uemura Shigeki、Harada Hideki
    • Journal Title

      Bioprocess and Biosystems Engineering

      Volume: 45 Pages: 701~709

    • DOI

      10.1007/s00449-022-02689-w

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Endpoint Recombinase Polymerase Amplification (RPA) Assay for Enumeration of Thiocyanate-degrading Bacteria2022

    • Author(s)
      Oshiki Mamoru、Fukushima Toshikazu、Kawano Shuichi、Nakagawa Junichi
    • Journal Title

      Microbes and Environments

      Volume: 37 Pages: ME21073

    • DOI

      10.1264/jsme2.me21073

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Determination of 15N/14N of Ammonium, Nitrite, Nitrate, Hydroxylamine, and Hydrazine Using Colorimetric Reagents and Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS)2022

    • Author(s)
      Oshiki Mamoru、Nagai Komei、Ishii Satoshi、Suzuki Yoshiyuki、Saito Nobuo、Yamaguchi Takashi、Araki Nobuo、Okabe Satoshi
    • Journal Title

      Applied and Environmental Microbiology

      Volume: 88 Pages: e0241621

    • DOI

      10.1128/aem.02416-21

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 海洋性Anammox細菌の脱アンモニウム能に及ぼすpHの影響:至適pH制御による脱アンモニウム能の回復2021

    • Author(s)
      田中孝国, 岡悟史, 押木守, 金田一智規, 新田見匡
    • Journal Title

      工業用水

      Volume: 669 Pages: 51-55

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 異なるpH条件下における 海洋性Anammox細菌の脱アンモニウム能2021

    • Author(s)
      田中孝国, 岡悟史, 田中昭雄, 押木守, 金田一智規, 新田見匡
    • Journal Title

      工業用水

      Volume: 667 Pages: 76-82

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Glycogen metabolism of the anammox bacterium “Candidatus Brocadia sinica”2021

    • Author(s)
      Okabe Satoshi、Shafdar Amrini Amalia、Kobayashi Kanae、Zhang Lei、Oshiki Mamoru
    • Journal Title

      The ISME Journal

      Volume: 15 Pages: 1287~1301

    • DOI

      10.1038/s41396-020-00850-5

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Oxygen isotopic fractionation and exchange during anaerobic ammonium oxidation (anammox)2021

    • Author(s)
      Kanae Kobayashi, Keitaro Fukushima, Yuji Onishi, Kazuya Nishina, Akiko Makabe, Mamoru Oshiki, Keisuke Koba, Satoshi Okabe
    • Organizer
      7th International Conference on Nitrification and Related Processes
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Colorimetric MALDI-TOF/MS; a simple and high-throughput method for determining 15N atom % of NH3, NO2-, NO3-, NH2OH and N2H42021

    • Author(s)
      Mamoru Oshiki, Komei Nagai, Satoshi Ishii, Yoshiyuki Suzuki, Nobuo Saito, Takashi Yamaguchi, Nobuo Araki, Satoshi Okabe
    • Organizer
      7th International Conference on Nitrification and Related Processes
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Metabolic pathways of urea and cyanate in an enrichment culture of a marine anammox bacterium Ca. Scalindua sp.”2021

    • Author(s)
      Morimoto, E, Kamizono, A, Kobayashi, K, Oshiki, M, Okabe, S
    • Organizer
      7th International Conference on Nitrification and Related Processes
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dual nitrogen and oxygen isotope fractionation during complete ammonia oxidation by comammox bacteria "Nitrospira inopinata"2021

    • Author(s)
      Baku Tsukada, Kanae Kobayashi, Keitaro Fukushima, Yuji Onishi, Mamoru Oshiki, Keisuke Koba, Satoshi Okabe
    • Organizer
      7th International Conference on Nitrification and Related Processes
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 海洋性アナモックス細菌 "Ca. Scalindua sp.”集積培養系における尿素及びシアン酸の代謝経路の解析2021

    • Author(s)
      森本衣美, 上薗亮達, 小林香苗, 押木守, 岡部聡
    • Organizer
      第34回日本微生物生態学会年次大会
  • [Presentation] 海洋性アナモックス細菌とAOAは相利共生するか?2021

    • Author(s)
      松本衿花, 森本衣美, 上薗亮達, Shaoyu YE, 小林香苗, 押木守, 岡部聡
    • Organizer
      第34回日本微生物生態学会年次大会
  • [Presentation] なぜ低温硝化リアクター内で亜硝酸酸化細菌Nitrospira は優占できたのか~ Nitrospira とNitrosomonas の炭素固定経路の違い~2021

    • Author(s)
      根津 拓福, 黒田 恭平, 成廣 隆, 金田一 智規, 藤井 直樹, 荒木 信夫, 山口 隆司, 幡本 将史, 鈴木 義之, 岡部 聡, 押木 守
    • Organizer
      第34回日本微生物生態学会年次大会
  • [Presentation] 比色分析と質量分析法を組み合わせた溶存無機態窒素の 15N/14N 比の新たな測定手法2021

    • Author(s)
      永井 孔明, 荒木 信夫, 鈴木 義之, 斉藤 信雄, 山口 隆司, 石井 聡, 押木 守
    • Organizer
      第34回日本微生物生態学会年次大会
  • [Presentation] AOB は電極呼吸によるアンモニア酸化が可能か?2021

    • Author(s)
      市原りえ, KOFFI Joel, 押木 守, 岡部 聡
    • Organizer
      第56回日本水環境学会年会
  • [Presentation] 海洋性アナモックス細菌“Ca. Scalindua sp.”集積培養系における尿素及びシアン酸の代謝経路の解析2021

    • Author(s)
      森本衣美, 小林香苗, 押木 守, 岡部 聡
    • Organizer
      第56回日本水環境学会年会
  • [Presentation] 公開 完全なアンモニア酸化(COMAMMOX)細菌“Nitrospira inopinata”の窒素・酸素同位体分別の解析2021

    • Author(s)
      塚田 麦, 小林香苗, 押木 守, 岡部 聡
    • Organizer
      第56回日本水環境学会年会
  • [Presentation] 公開 フローサイトメトリーとアンプリコンシーケンス解析による活性汚泥における多剤耐性プラスミドの伝播頻度・宿 主域の調査2021

    • Author(s)
      樋口宏介, 北島正章, 岡部 聡, 押木 守
    • Organizer
      第56回日本水環境学会年会

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Published: 2022-12-28  

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