有用細菌のエネルギー獲得効率の改善を目標とするグラム陽性細菌の呼吸鎖の研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07459018
• 研究種目: 一般研究(B)
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 曽根 のぶ史 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (20049034)
• 研究分担者: 野口 俊介 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (30222194) ; 坂本 順司 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (80175364)
• キーワード: 呼吸鎖 / プロトン輸送 / シトクロムオキシダーゼ / キノールオキシダーゼ / グラム陽性細菌 / Baciluus / Brevibacterium

研究概要

1)呼吸鎖複合体のちがいが菌体の示すH^+/O比や生育収量を実際変えるかを実験的に確かめた。当初はキノールオキシダーゼ(aa_3型)を欠く変異株の分与を受けて枯草菌でおこなう予定であったが、2つのエネルギー効率の異なるキノールオキシダーゼ(シトクロムboとbd)を持つ大腸菌で、次の結果を得た。
H^+/O比や生育収量はbd欠損株<野生株<bo欠損株。すなわち、末端酸化酵素の性質と遺伝子工学系の研究がよく調べられている大腸菌を用いて細菌のエネルギー効率はその細菌が呼吸鎖複合体を組み合わせて決まり、実際生育収量も変化することを確かめることができた。
2)高効率分泌発現用宿主菌Bacillus brevisについてその呼吸鎖を調べた。末端酸化酵素としてはキノールオキシダーゼとシトクロムオキシダーゼがともに働いている。この菌のH^+/O比は約5となるが、前者の値が4、シトクロムbcl複合体と後者の合計の値が6として両方の呼吸の割合が等しいとするとこのH^+/O比の値は説明できる。またこのキノールオキシダーゼ(シトクロムaa_3型)の遺伝子のクローニングに成功し、この遺伝子のホモロガスレコンビネーションによる破壊を試みている。
3)アミノ酸生産菌であるBrevibacteriumの呼吸鎖を研究した。この菌はグラム陽性菌であるが、Bacillus属細菌とはかなり異なった呼吸鎖を持っているらしい。たとえば、aa_3型オキシダーゼはキノールオキシダーゼ活性を持たない。2。6kDのC型シトクロムの他にC型シトクロムは確認できない。Brevibacteriumの呼吸鎖は新奇な型である可能性があり興味ぶかい。個々の酵素レベルでの研究を継続する必要がある。
1)と2)について論文を執筆中である。

研究成果

• [文献書誌] Tashiro,H and Sone,N.: "Preparation and characterization of the hydropholic CuA-cytochrome c domain of subunit II of cytochrome c oxidase from thermophilic Bacillus PS3" (1995) J.Biochem.117. 521-526 (1995)
• [文献書誌] Sone,N.,Sawa,G.,Sone,T.and Noguchi,S.: "Thermophilic Bacilli have split cytochrome b genes for cytochrome b6 and subunit IV." J.Biol.Chem.270. 10612-10617 (1995)
• [文献書誌] Kusano,T.,Kuge,S.,Sakamoto,J.,Noguchi,S.Sone,N.: "Nucleotide amino acid sequences for cytochrome caa3-type oxidase of Bacillus stearothermophilus K1041 and non-Michaelis-type kinetics with cytochrome c" Biochim.Biophys.Acta. 1273. 129-138 (1996)