2016 Fiscal Year Annual Research Report
Is nitrous oxide, a greenhouse gas, generated by anammox process?
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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 / ヒドラジン合成酵素 / NaxLS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度の課題となっていたのは、 1. anammox菌のCu型亜硝酸還元酵素 (CuNIR) による亜硝酸イオンから一酸化窒素（NO）への還元に非生理的還元剤にヒドロキシルアミンを用いた場合にのみ、温暖化ガスの亜酸化窒素亜酸化窒素（N2O）が生成したが、生理的還元剤を用いた場合、N2Oは生成しないのか。2.ヒドラジン合成酵素 (HZS)ーNaxLS複合体の立体構造を解明しヒドラジン（N2H4)合成時、N2Oが生成しない構造的要因を考察する。
以上の項目のうち、1についてはCuNIRの生理的還元剤を現在まで見出せず、実験を行えなかった。2については、以下の特徴を明らかにできた。（1）HZSはヘテロ3量体タンパク質の2つから構成される6量体タンパク質で、NaxLSが、HZSの各3量体タンパク質あたり1分子ずつ、合計2分子が結合した構造をしていた。（2）N2H4合成の反応中心と考えられるヘムは複合体分子の内部にあり、基質の活性中心へのアクセスのため分子内部に「トンネル」様の空間が存在した。（3）NaxLSは分子外部へと通ずる「トンネル」の出入口付近にあり、出入口を安定化させていた。（4）NaxLS自身は酸化還元電位の非常に低いヘム2分子を持つ電子伝達タンパク質であり、このNaxLSのヘムはHZSの活性中心ヘムに電子を伝達できる距離にあった。以上からN2H4の合成は複合体内部で進行し、しかもNaxLSからの電位の低い電子により、迅速に電子伝達が起こりN2H4が合成され、不安定中間体からのN2O生成がほとんど起こらないと推測できた。
予定した項目以外にanammox汚泥を使い、種々の培養条件でN2とN2O生成の相関を調べた。その結果、両者に相関がなく、培養レベルでもN2生成（anammox主反応）に伴うN2Oの副生がないことが判明した。
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