2008 Fiscal Year Annual Research Report
酢酸菌呼吸鎖の新規末端オキシダーゼ(CIO)の解析とそのエネルギー代謝工学的応用
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20658020
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Grant-in-Aid for Exploratory Research
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
松下 一信 Yamaguchi University, 農学部, 教授 (50107736)
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| Keywords | 酢酸菌 / 呼吸鎖 / 末端オキシダーゼ / エネルギー代謝工学 / 5-ケトグルコン酸 |
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| Research Abstract |
酢酸菌「酸化発酵」呼吸鎖の末端には、ユビキノールbo3オキシダーゼと最近その遺伝子が特定されたシアン非感受性オキシダーゼ(CIO)の2つの末端オキシダーゼが存在し、それらが複数の初発脱水素酵素と相互に複雑に関連して機能している。本研究では,そのCIOの構造と機能を明らかにするとともに、CIOを操作することで「酸化発酵」の生産能および産物を制御することを目指している。
1)CIOの細胞膜上での機能解析:CIO過剰発現株とCIO欠損株の細胞膜を調製し、そのスペクトル分析およびEPR分析を行った。また,それらの細胞膜からヘム分子を抽出し、そのHPLC-マス分析を行った。これらのデータの比較から、CIO分子には3種のヘム分子(b558,b595,d)が存在することが明らかになった(J.Biochem.In press)。2)CIOの可溶化精製:CIO過剰発現株の細胞膜からシアン耐性ユビキノール酸化活性をドデシルマルトシド(DM)で可溶化し、DEAE-Toyopear1クロマトグラフィーを行うことで、bo3オキシダーゼからCIOを分離することが可能となった。しかし、そのCIO活性はそのクロマトグラム後に短時間で完全に消失したため、現在、その安定化を種々の界面活性剤やクロマトグラクで試みている。
3)ケトグルコン酸発酵におけるCIOの役割:CI0欠損株とCIO過剰発現株を用いたケトグルコン酸発酵を試みた結果、pHを制御することで、CIO欠損株で5-ケトグルコン酸(5KGA)の生産性が向上しCIO過剰発現株で2-ケトグルコン酸の生産が増加することが明らかとなった。また、これらの菌株におけるグルコン酸酸化反応のシアン感受性およびエネルギー生成能(H+/O比)の解析から、CIOが5KGA生成に関与するグリセロール脱水素酵素とリンクしていることが示唆されている。
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