2013 Fiscal Year Annual Research Report
嫌気性アンモニア酸化（Ａｎａｍｍｏｘ）細菌の無細胞反応系の構築
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23580123
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
藤井 隆夫 崇城大学, 生物生命学部, 教授 (80165331)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西山 孝 崇城大学, 生物生命学部, 准教授 (00425331)
平 大輔 崇城大学, 生物生命学部, 助教 (00569890)
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| Keywords | 嫌気性アンモニア酸化 / 脱窒 / ヒドロキシルアミン酸化還元酵素 / ヒドラジン / ヒドラジン酸化酵素 / アナモックス / anammox / ヘムタンパク質 |
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| Research Abstract |
嫌気性アンモニア酸化（anammox)の無細胞反応系を構築するため、仮定されているモデルを参考に研究を行った。具体的には、以下の項目の実験をおこない、それぞれ成果を上げた。
1.anammox菌KSU-1株から、反応中間体として知られるヒドラジンの仮定された生合成酵素（HHあるいはHZSと（略記）を精製し、同じく基質と仮定されているNOとアンモニアを反応させたが、ヒドラジンは生成しなかった。しかし、以前我々が精製し、性質を報告している別のヘムタンパク質であるNaxLSを添加するとヒドラジンの合成が起こることを発色法および質量分析いずれによっても確認した。
2.NaxLSは、一次構造に他のタンパク質との相同性がなかった。ヘテロ2量体を形成し、それぞれのサブユニットには1つのヘムを保持すると分かっていたが、結晶構造解析の結果、両方のヘムとも非常にまれなCys/His配位をしていることが分かった。この配位環境が非常に低いNaxLSの酸化還元電位の原因であると思われた。
3.anammoxの反応の最初の中間体であるNOは亜硝酸還元酵素（NIR) により亜硝酸が還元されて生成する。このNIRはヘムタイプのcytochrome cd1が働くと言われてきたが、KSU-1株では銅タイプのCu-NIRが機能していることを初めて明らかにした。
4.以前報告しているマルチへムタンパク質のヒドロキシルアミン酸化還元酵素（HAO)の機能解析を最近の知見に基づき再度行った。その結果、HAOはヒドラジンの脱窒を触媒するのではなく、NOのヒドロキシルアミンへの還元も触媒できることを発見した。HAOはNOとヒドロキシルアミンの相互変換を触媒し、anammoxを微調整していることが分かった。
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[Presentation] Hydrazine synthase from an Anammox Bacterium Strain KSU-12013
Author(s)
Hira, D., Okubo, H., Ichikawa, S., Furukawa, K., and Fujii, T.
Organizer
Second International Anammox Symposium
Place of Presentation
COEX, Seoul, Korea
Year and Date
20130610-20130613
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