アンモニア酸化細菌による新規ハイブリッド亜酸化窒素生成のメカニズム解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26701003
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 勝山 千恵 広島大学, 総合科学研究科, 助教 (10580061)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 窒素安定同位体トレーサー / 酸素安定同位体トレーサー / 好気性アンモニア酸化細菌 / 亜酸化窒素 / 硝化 / 脱窒 / 窒素循環

Outline of Annual Research Achievements

好気性アンモニア酸化細菌は、強力な温室効果ガス亜酸化窒素（N2O）を生成し、その経路としてアンモニア酸化と硝化菌脱窒の２つが知られている。申請者は独自の実験方法を開発し、アンモニア酸化の中間産物ヒドロキシルアミン（NH2OH）および亜硝酸イオン（NO2-）のNを一つずつ由来とするハイブリッドN2Oの生成経路の存在を示した。本研究では、純粋培養アンモニア酸化細菌を用いて、（１）申請者の開発した方法を駆使してハイブリッドN2O生成経路の寄与率を求め、（２）ゲノム情報を利用して関与酵素の候補を特定することによって、ハイブリッドN2O生成の代謝経路を記述する。さらに（３）廃水処理系における各N2O生成経路の寄与率を診断する。
平成27年度は、まず異動した所属機関において、新たにガスクロマトグラフ質量分析計（GC/MS）を設置し、そのチューンアップを行った。全ゲノム解読済みでもっともよく研究されているNitrosomonas europaea ATCC 19718株およびその機能遺伝子欠損株を用いてN2O生成速度を比較し、各生成経路の寄与率を試算した。また、N2O生成の中間産物として知られる一酸化窒素（NO）の除去剤を加えた培養によりハイブリッドN2O生成経路における中間産物の推定実験を行った。その結果、N2O生成に関与する既知の機能遺伝子変異株においてもハイブリッドN2Oの生成が検出され、またNO除去剤の存在下でハイブリッドN2Oの生成が検出された。よって、既知の酵素反応のみでは説明できない経路によるハイブリッドN2Oの生成が示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

異動した所属機関におけるガスクロマトグラフ質量分析計の機種選定、設置およびチューンアップに予定より時間がかかったため。しかし、Nitrosomonas europaea ATCC 19718株を用いた解析については順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

Nitrosomonas europaea ATCC 19718株およびその機能遺伝子変異株によるN2O生成実験データが蓄積してきたため、全ゲノム情報を活用して、ハイブリッドN2O生成に関与する酵素の候補を挙げる。さらに、純粋培養株による成果を基に、廃水処理系のようなアンモニア酸化細菌が集積されたモデル実験系を用い、各N2O生成の各寄与率を算出する。

Causes of Carryover

出張旅費が予定より少なく、謝金等も使用しなかったため、次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成28年度には、平成27年度に設置したGC/MS周辺機器および測定環境整備のための消耗品、安定同位体標識試薬を購入する。加えて、成果をまとめ、国内学会および国際学会参加のための旅費、論文発表のための英文校閲料や投稿料を使用する。