初期地球環境における細胞膜の形成と初期代謝の確立に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10304045
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 村江 達士 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (50011747)
• 研究分担者: 山内 敬明 九州大学, 大学院・理学研究院, 助教授 (30242259) ; 北島 富美雄 九州大学, 大学院・理学研究院, 助手 (40274427)
• キーワード: 原始地球環境 / 古細菌 / 膜脂質 / 細胞膜 / 生合成 / エレクトロスプレー質量分析

研究概要

原始地球環境における炭素の存在状態を知るために、Allende炭素質コンドライトの中の炭素質物質の存在状態を顕微レーザーラマン分光器によるイメージングで検討し、リムとマトリックスで炭素質物資の構造と存在状態に差が存在することを明らかにした。原始地球における化学進化を明らかにするため、アミノ酸の衝撃波による反応を検討し、(1)グリシンの固体粒子に衝撃波を加えると粒子表面の炭素化が進行するが内部的には反応が起こらない、(2)グリシンの水溶液の凍結物に衝撃波を加えると重合反応が進行することを明らかにした。原始地球環境における細胞膜類似物質の挙動を明らかにするため、フォスファチジルコリンの膜をはった多孔性ナイロン球に封じたアミノ酸の挙動を検討し、アミノ酸の種類によって膜透過性に差があり、内部のイオン状態によってその差が変化することを明らかにした。原始地球における細胞膜の性質を知るために、古細菌の膜脂質の構造を解析する簡便な手法としてエレクトロスプレーイオン化質量分析を用いる手法を開発した。原始地球環境を模倣した高い炭酸ガス濃度で培養した古細菌の生産する膜脂質の化学構造と炭酸ガス濃度との相関を検討し、炭酸ガス濃度はイソプレノイド鎖中の5員環の数には影響しないが、極性基の状態に影響を及ぼすことを明らかにした。特定位置を重水素で標識化したリジンを合成し、好塩性古細菌に投与することにより、好塩性古細菌の膜脂質の生合成経路におけるリジンの取り込み経路を明らかにした。原始地球の環境推定の手段を開発するため、霧島温泉地域における堆積物の中の古細菌脂質の分布状態を検討し、古地温を推定した。

研究成果

• [文献書誌] T.Murae: "Fluorescent organic matter in carbonaceous chondrites"Adv.Space Res.. 24・4. 469-476 (1999)
• [文献書誌] N.Yamauchi: "Practical synthesis of [3-(2H3)mevalonolactone and incorporation experiment of [3-(2H3)methyl]mevalonolactone and [13C]labeld acetate in the biosynthesis of isoprenoidal diether lipids of Halophilic archaea"Bull.Dhem.Soc.Jpn. 73・11. 2513-2519 (2000)
• [文献書誌] N.yamauchi: "Observation of the pathway from lysine to the isoprenoidal lipid of halophilic archaea, Hlobacterium halobium and Natrinema pallidum, using regiospecifically deuterated lvsine"Bull.Chem.Soc.Jpn. 74・11. 2199-2205 (2001)
• [文献書誌] T.Murae: "Examination of intact ether lipid components of thermoacidophile Sulfolobus sp.by ESI/TOF mass spectrometry"J.Mass Specrom.Soc.Jpn. 49・5. 195-200 (2001)
• [文献書誌] F.kitajima: "Evaluating the thermal metamorphism of CM chondrites by using the pyrolytic behanior of carbonaceous macuomolecular matter"Geochim.Cosmochim.Acta. 66・1. 163-172 (2002)
• [文献書誌] T.Murae: "Facile distinction of neutral and acidic tetraether lipids in archaea membrane by halogen atom adduct ions in electrospray ionization mass spectrometry"J.Mass Spectrom. 37・2. 209-215 (2002)