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

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07459018
• 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 / Bacillus / コリネ型細菌 / 好熱性細菌

研究概要

1)呼吸鎖複合体の違いが菌体の示すH^+/O比や生育収量を実際かえるかを、Bacillus stearothermophilusの野生型とK-17株というその変異株をもちいて検討した。野生株はシトクロムb6c1複合体にくわえてcaa_3型のシトクロムcオキシダーゼが働いているのに対して、K-17株はbd型のキノールオキシダーゼが主に働いている。野生株の内在性呼吸によるH^+/O比は6-8、一方K-17株のそれは約3となり。生育収量はほぼこれに比例して野生型はK-17株の約2倍収量がよいという結果となった。またbd型のキノールオキシダーゼの精製に引き続いてこの遺伝子のクローン化と塩基配列を決定した。
2)アミノ酸生産菌であるCorynebacterium glutamicumとその近縁の細菌の呼吸鎖を研究し、株によってはaa_3型のシトクロムcオキシダーゼからbd型のキノールオキシダーゼヘの変換がおこることを見出した。また、これら二つの末端酸化酵素の精製にも成功し、これら酵素の性質を調べた。また、部分アミノ酸配列をもとに遺伝子のクローン化にも着手した。
3)Bacillus stearothermophilusのシトクロムや呼吸鎖複合体の発現については、大腸菌や枯草菌を宿主としての基礎的な実験を開始した。
1)と2)については論文を執筆中である。

研究成果

• [文献書誌] Uchida,A.,Kusano,T.Mogi,T.,Anraku,Y.and Sone,N.: "Expression of Escherichia coli bo-type ubiquinol oxidase with a chimeric subunit II having the CuA-cytochrome c domain from the thermophilic Bacillus caa3-type cytochrome c oxidase" J.Biochem.122・5. 1004-1009 (1997)
• [文献書誌] Yaginuma,A.,Tsukita,S.,Sakamoto,J.and Sone,N.: "Characterization of two terminal oxidase in Bacillus brevis and efficiency of energy conservation of the respiratory chain." J.Biochem.122・5. 969-976 (1997)
• [文献書誌] Kai,K.,Noguchi,S.and Sone,N: "Over-expression and post-translational modification of thermophilic Bacillus cytochrome c-551 in Bacillus subtilis.J.Ferm.Bioenginer.84," J.Ferm.Bioenginer.84・3. 190-194 (1997)
• [文献書誌] Sakamoto,J.,Handa,Y.and Sone,N.: "A novel cytochrome b(o/a)3-type oxidase-type from Bacillus stearothermophilus catalyzes cytochrome c-551 oxidation." J.Biochem.122・4. 764-771 (1997)
• [文献書誌] Ishimura,Y.,Sone,N et,al: "Oxygen homeostasis and its dynamics" Springer,Tokyo, 620(112-119) (1998)