2015 Fiscal Year Research-status Report
嫌気性アンモニア酸化(anammox)は温暖化ガス亜酸化窒素を生成するか
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26450105
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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, 准教授 (00569890)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 嫌気性アンモニア酸化 / anammox / ヘムタンパク質 / ヒドラジン合成 / 温暖化ガス生成 / 一酸化二窒素生成 / ヒドラジン合成酵素 / NaxLS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
嫌気性アンモニア酸化(anammox)が温暖化ガスの亜酸化窒素(N2O)を生成しない生化学反応であることを明らかにするため、平成26年度の実験結果の確認および残された課題に取り組んだ。いずれもanammox菌KSU-1株の細胞内酵素について実験を行った。１.ヒドラジン合成酵素系（ヒドラジン合成酵素-NaxLS複合酵素系）によるヒドラジン合成では、基質の一酸化窒素(NO)の還元に伴うN2Oの生成はほとんど起こらないことを確認した。２.新たにヒドロキシルアモン酸化還元酵素(HAO)の触媒反応についてN2O生成の有無を調べた。この反応では、NOを還元しヒドロキシルアミン(NH2OH)を生成する。この反応でもN2Oの生成はほとんど認められなかった。３.しかし、本菌特有の酵素である銅型亜硝酸還元酵素(CuNIR)について、還元剤にNH2OHを使った場合に亜硝酸の還元により、本来NOが生成するが、ほぼ化学量論的にN2Oが生成することが分かった。生理的な還元剤（未同定）がNH2OHではないことが明らかではあるが、反応中間体としてNH2OHがある程度の濃度で存在する可能性があり、来年度に詳細な検討が必要なことが分かった。４.ヒドラジン合成酵素-NaxLS複合酵素系の立体構造を明らかにするため、結晶化を試み、良質な結晶の作成条件を見出した。この結晶を使って、X線回折実験を行い、ほぼその構造を知ることができるようになってきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
anammoxによる温暖化ガスN2O生成の有無について、当初計画した素生化学反応について、ほぼ実験は終了しN2Oの生成は起こらないことが分かった。しかし、予想していなかったCuNIRによる亜硝酸の還元で、NH2OHを還元剤に使った場合に、N2Oの生成が起こることを見いだした。来年度にかけ、その詳細を調べる必要が生じた。
ヒドラジン合成酵素-NaxLS複合酵素系の立体構造解析については、ほぼ順調に推移し、現在、立体構造の精密化に取り組んでいる。早晩、立体構造の全貌が明らかになる。
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| Strategy for Future Research Activity |
１. CuNIRの触媒反応によるN2O生成の詳細、とくにNH2OHではなく還元剤を生理的なものに近づけた場合、あるいは両者を共存させた場合にN2O生成がどのように変化するか明らかにする。２. ヒドラジン合成酵素-NaxLS複合体の立体構造を解明し、未知の生化学反応であるNOとアンモニアからのヒドラジン合成がN2O生成を伴わず進行する構造的要因を明らかにする。３. 以上を総合し、anammoxは本質的に温暖化ガスが生成しないことを明らかにする。
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