光合成とメタン生成のリンケージ：機能特異分子補酵素F430分析という新手法の展開

• 研究課題/領域番号: 15H05332
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 金子 雅紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (80633239)
• 研究協力者: 高野 淑識 ; 大河内 直彦 ; クルーガー マーティン ; 井町 寛之 ; 布浦 拓郎 ; 横川 太一
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 24,440千円 (直接経費: 18,800千円、間接経費: 5,640千円); 2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
• キーワード: メタン生成アーキア / 補酵素F430 / 嫌気的メタン酸化アーキア / 海洋メタンパラドックス / メタン動態 / 安定同位体比 / メタン生成 / 嫌気的メタン酸化 / メタン生成菌 / 炭素循環 / LC-MS/MS / 機能特異分子 / 安定炭素同位体比 / 地下生命圏

研究成果の概要

本研究では申請者が開発したメタン生成補酵素F430の高感度分析法を環境中のメタン生成菌および嫌気的メタン酸化菌の分布やメタン生成・消費ポテンシャルを推定するためのバイオマーカーツールとして応用するため、バイオマーカー分子としての確立および、海底堆積物、バクテリアマット、表層海水等の環境試料への応用を行った。それにより、世界で初めてメタン生成補酵素F430の海洋堆積物中の分布、環境中の嫌気的メタン酸化アーキア由来補酵素F430の炭素同位体組成、海水柱における補酵素F430の分布と海洋メタンパラドックスへの寄与など、世界中の誰一人として見たことのない新たな知見を創出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

当該研究において確立し、その有効性を実証した補酵素F430というバイオマーカーツールは、直接観測が不可能な地下深部のメタン生成および酸化プロセスの分布とポテンシャルを定量できる現在唯一の手法であり、それによりエネルギー資源や、地球温暖化ガスであるメタンの成因解明が飛躍的に高まると期待できる。また、地下深部における生命圏の広がりに関する調査・研究において今後も重要なツールとして応用されると期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Bremen/Alfred Wegener Institute(ドイツ)
• [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/Washington University in St. Louis/University of California, Los Angeles(米国)
• [国際共同研究] University of Aberdeen/Plymouth University(英国)
• [国際共同研究] University of Calgary/University of Toronto(カナダ)
• [国際共同研究] ETH Zurich(スイス)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] MARUM, University of Bremen(ドイツ)
• [国際共同研究] The University of Aberdeen/University of Southampton/Plymouth University(英国)
• [国際共同研究] University of Calgary/University of Toronto(カナダ)
• [国際共同研究] University of Rhode Island/Washington University/California Institute of Technology(米国)
• [国際共同研究] ETH(スイス)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] University of Bremen(ドイツ)
• [雑誌論文] Insight into anaerobic methanotrophy from 13C/12C-amino acids and 14C/12C-ANME cells in seafloor microbial ecology (2018)
  • 著者名/発表者名: Takano Yoshinori、Chikaraishi Yoshito、Imachi Hiroyuki、Miyairi Yosuke、Ogawa Nanako O.、Kaneko Masanori、Yokoyama Yusuke、Kr?ger Martin、Ohkouchi Naohiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 14070-14070
  • DOI: 10.1038/s41598-018-31004-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In-situ mechanical weakness of subducting sediments beneath a plate boundary d?collement in the Nankai Trough (2018)
  • 著者名/発表者名: Yohei Hamada, Takehiro Hirose, Akira Ijiri, Yasuhiro Yamada, Yoshinori Sanada, Saneatsu Saito, Noriaki Sakurai, Takamitsu Sugihara, Takahiro Yokoyama, Tomokazu Saruhashi, Tatsuhiko Hoshino, Nana Kamiya, Stephen Bowden, Margaret Cramm, Susann Henkel, Kira Homola, Hiroyuki Imachi, Masanori Kaneko, （他23名）
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 5 号: 1 ページ: 1-70
  • DOI: 10.1186/s40645-018-0228-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Estimation of methanogenesis by quantification of coenzyme F430 in marine sediments (2016)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, M., Takano, Y., Ogawa, N.O., Sato, Y., Yoshida, Y., Ohkouchi, N.
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 50 号: 6 ページ: 453-460
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0410
  • NAID: 130005435143
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 堆積物中のアーキア膜脂質同位体分析のメタン生成場への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金子雅紀
  • 雑誌名: Researches in Organic Geochemistry 巻: 31 ページ: 1-14
  • NAID: 130005249686
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exploring deep microbial life in coal-bearing sediments down to ~2.5km below the seafloor (2015)
  • 著者名/発表者名: INAGAKI FUMIO, Kai-Uwe Hinrichs,KUBO YUSUKE,Marshall W. Bowles,Verena B. Heuer,Wei-Li Hong,HOSHINO TATSUHIKO,IJIRI AKIRA,IMACHI HIROYUKI,ITO MOTOO,KANEKO MASANORI,Mark A. Lever,Lin Yu-Shin,Barbara A. Methe,Morita Sumito,MORONO YUKI,et al.
  • 雑誌名: SCIENCE/AAAS/ 巻: 349 号: 6246 ページ: 420-424
  • DOI: 10.1126/science.aaa6882
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Geochemical study for serpentinite-hosted hyperalkaline hot spring in Hakuba Happo, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: 須田好、Gilbert Alexis、上田修裕、齋藤拓也、佐藤友彦、澤木佑介、山田桂太、吉田尚弘、上野雄一郎、松井洋平、中井亮佑、玉木秀幸、金子雅紀、高橋浩、森川徳敏
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 北太平洋表層海水中のメタンの起源について (2018)
  • 著者名/発表者名: 金子雅紀、松井洋平、川口慎介、吉川ちさと、吉田磨、布浦拓郎、大河内直彦
  • 学会等名: 日本地球化学会第65回年会
• [学会発表] Coenzyme F430: a novel biomarker for methane cycle (2017)
  • 著者名/発表者名: Masanori Kaneko, Yoshinori Takano,Ssusumu Sakata, Naohiko, Ohkouchi
  • 学会等名: ASLO2017, ホノルル
  • 発表場所: Hawaii Convention Center, Honolulu, USA
  • 年月日: 2017-02-26
  • 国際学会
• [学会発表] 微生物メタン生成の定量的理解を目指して (2017)
  • 著者名/発表者名: 金子 雅紀
  • 学会等名: 2017年度日本地球化学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Does intact coenzyme F430 accumulate?: implication for its use as proxies for methane production and consumption? (2017)
  • 著者名/発表者名: Masanori Kaneko, Yoshinori Takano, Naohiko Ohkouchi and Susumu Sakata
  • 学会等名: 28th International Meeting on Organic Geochemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Application of coenzyme F430 analysis to environmental samples (2016)
  • 著者名/発表者名: Masanori Kaneko, Susumu Sakata
  • 学会等名: International workshop of Organic Geochemistry
  • 発表場所: 箕面観光ホテル、大阪府
  • 年月日: 2016-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] Coenzyme F430 as a biomarker for methanogenesis and anoxic methane oxidation (2016)
  • 著者名/発表者名: 金子雅紀・高野淑識・大河内直彦
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting2016
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県
  • 年月日: 2016-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] Coenzyme F430 as a biomarker for methanogenesis and anoxoc methane oxidation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masanori Kaneko, Yoshinori Takano, Naohiko Ohkouchi
  • 学会等名: JpGU2016
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県
  • 年月日: 2016-05-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] トリプル四重極LC-MSを用いた補酵素F430の高感度分析法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金子雅紀、高野淑識、大河内直彦
  • 学会等名: 第64回質量分析総合討論会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク、大阪府
  • 年月日: 2016-05-18
• [学会発表] トリプル四重極LC-MSを用いた補酵素F430の高感度分析法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金子雅紀・高野淑識・大河内直彦
  • 学会等名: 第６４回質量分析総合討論会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク、大阪府
  • 年月日: 2016-05-18
• [学会発表] Analysis of coenzyme F430 as a function-specific biomarker for estimation of methanogenesis and anaerobic methane oxidation (2015)
  • 著者名/発表者名: Masanori Kaneko, Yoshinori Takano, Fumio Inagaki, Kai-Uwe Hinrichs and Naohiko Ohkouchi
  • 学会等名: 27th International Meeting on Organic Geochemistry
  • 発表場所: Clarion Congress Hotel Prague, Prague, Czech
  • 年月日: 2015-09-13
  • 国際学会
• [学会発表] Carbon isotopic composition of coenzyme F430 from anaerobic methane oxidizing archaea (2015)
  • 著者名/発表者名: Masanori Kaneko, Yoshinori Takano, Nanako O. Ogawa and Naohiko Ohkouchi
  • 学会等名: Goldschmidt2015
  • 発表場所: Prague Congress Centre, Prague, Czech
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [備考] 地圏微生物研究グループ
  • URL: https://unit.aist.go.jp/georesenv/geomicrob/