2011 Fiscal Year Annual Research Report
タイプの異るニトロゲナーゼによるシアノバクテリア光合成水素生産の遺伝子工学的改良
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21380200
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
桜井 英博 神奈川大学, 光合成水素生産研究所, 客員教授 (10063645)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 和仁 神奈川大学, 理学部, 教授 (20221088)
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| Keywords | シアノバクテリア / 水素 / 光合成 / ヒトロゲナーゼ / 再生可能エネルギー / バナジウム |
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| Research Abstract |
将来、シアノバクテリア(別名:ラン色細菌、ラン藻類)を海面を利用して培養し、その光合成系を利用して、水素を化石燃料代替エネルギーとして大規模生産することを長期目標とし、その構想実現に資することを目的に研究を行った。水素生産に利用する酵素は、ニトロゲナーゼであり、通常のMo(モリブデン)型に代わってV(バナジウム)型、さらにはFe-only型の発現により、水素生産性を向上させ、将来の大規模水素生産の基盤を強化することを目ざして研究い、次の結果を得た。
1)Mo型とV型の2種類のニトロゲナーゼを持つNostoc sp. PCC 7422株の取込み型ヒドロゲナーゼ破壊株(△Hup株)を親株として、Mo型ニトロゲナーゼnif遺伝子を破壊した株(△Hup/△Nif株)を作成した。現在、その水素生産特性について親株との比較研究を行っている。また、vnfDGK遺伝子の塩基配列を確定した。
2)Nostoc sp. PCC 7120株は、Mo型ニトロゲナーゼ遺伝子(nif)だけを持つ。この株で異種生物のV型及びFe-only型ニトロゲナーゼ遺伝子を発現させるために、取込み型ヒドロゲナーゼ破壊株(△Hup株)を親株として、Mo型ニトロゲナーゼnif遺伝子を除去するためのプラスミドを作成し、除去株(△Hup/△Nif株)を作成した。この除去部分を相補する遺伝子導入用プラスミドを作成し、他の細菌のニトロゲナーゼ遺伝子導入のための準備は完了した。導入を目的とする他の微生物遺伝子として、Anabaena variabilisのV型ニトロゲナーゼ遺伝子(vnf)、Azotobacter vinelandiiのvnfおよびFe-only型遺伝子(anf)を候補として選び、DNAの抽出とクローニングを行っている。
3)Mo型とV型の両方を持つNostoc sp. PCC 7422株の△hypF株(ヒドロゲナーゼ活性欠失)について、培地中のMo濃度を低下させることにより、V型ニトロゲナーゼが高い細胞を培養により得ることを試みたが、用いた培養法ではMo型の活性がなかなか低下しにくかった。培養に用いるガラス瓶からMo等が混入するおそれがあるので、ガスバリアー性プラスチックバッグを利用した培養法を開発した。
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