化学的脱ハロゲン化と微生物分解を組合わせた有機塩素化合物汚染土壌の処理法の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11556018
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 古川 謙介 九州大学, 農学研究院, 教授 (90221556)
• 研究分担者: 宮 晶子 荏原総合研究所, 室長 ; 後藤 正利 九州大学, 農学研究院, 助手 (90274521) ; 吉野 貞蔵 九州大学, 農学研究院, 助教授 (80117291)
• キーワード: テトラクロロエチレン(PCE) / 脱クロル化 / Desulfitobacterium / バイオレメディエーション / PCEデハロゲナーゼ

研究概要

本研究は化学的脱ハロゲン化と微生物分解を組み合わせることにより、効率的に環境汚染物質である有機塩素化合物を分解処理する方法を開発することを目的とする。本年度は先に分離したテトラクロロエチレン(PCE)を対象に以下の研究を実施した。
(1)PCEデハロゲナーゼの精製
先に分離したDesulfitbacterium sp. Y51株は効率よくPCEをcis-ジクロロエチレンへと脱クロル化する。Y51株の細胞抽出液より各種クロマトグラフィーを用いてPCEデハロゲナーゼをSDS-PAGEでほぼ単一バンドまで精製した。本酵素は極めて酸素感受性でその半減期は約360分であった。分子量は約60kDa、至適温度37℃、至適pHは7.5であった。本酵素は広い基質特異性を示し、PCE以外に各種クロロアルカン類を脱クロル化し、ジクロロエチレンへと脱クロル化した。
(2)鉄粉添加による嫌気条件下での微生物によるPCEの完全脱塩素化
微生物によるPCEの脱塩素化には低い還元レベルを維持することが重要である。そこで還元剤(鉄粉等)を添加することで嫌気性菌と還元剤による脱塩素化反応を生起させ、PCEを完全分解する土壌還元法を検討した。本研究では高濃度のPCEを高効率にcis-DCEまで脱塩素化するDesulfitobacterium sp. Y-51を用い、PCEで汚染させた土壌へのバイオオーグメンテイションを行った。また、この際、鉄粉の添加がこれら微生物によるPCEの脱塩素化に及ぼす影響について検討した。その結果、鉄粉を1%添加した系で無添加系に比べ、極めて効率よく脱塩素化活性が生起した。また、鉄粉とPCE脱塩素化微生物を添加した系では鉄粉のみを加えた系に比べて、より効率的にPCEを完全脱塩素化することが明らかとなった

研究成果

• [文献書誌] Suenaga, H., Goto, M.Furukawa, K.: "Emergence of multifunctional oxygenase activities of biphenyl dioxygenase by random-priming recom bination"J.Biol.Chem.. 276(25). 22500-22506 (2001)
• [文献書誌] Maeda, T., Takahashi, Y., Suenaga, H., Suyama, A., Goto, M., Furukawa, K.: "Functional analyses of Bph-Tod hybrid dioxygenase which exhibits high degradation-activity toward trichloroethylene"J.Biol.Chem.. 276(32). 29833-29838 (2001)
• [文献書誌] Suenaga, H., Mitsuoka, M., Ura, Y., Watanabe, T, Furukawa, K.: "Directed evolution of biphenyl dioxygenase : emergence of enhanced degradation capacity for benzene, toluene and alkylbenzene"J.Bacteriol. 183(18). 5441-5444 (2001)
• [文献書誌] Lee, T., Tokunaga, T., Furukawa, K.: "Efficient dechlorination of tetrachloroethylene in soil slurry by combined use of an anaerobic Desulfitobacterium sp.strain Y51 and iron powder"J.Biosci.Bioeng.. 92(5). 453-458 (2001)
• [文献書誌] 古川謙介: "有害化学物質を分解するスーパー微生物の開発"化学工業. 53(2). 17-22 (2001)
• [文献書誌] Furukawa, K., Suenaga, H., Nishi, A., Watanabe, T., Goto, M.: "Engineering biphenyl dioxygenases to acquire wide degradation capabilities of polychlorinated biphenyls (PCB) and aromatic hydrocarbons"World Scientific Publishing Co.Pte.Ltd.. 159-176 (2001)
• [文献書誌] 西 哲人, 古川謙介: "IGEシリーズ29 遺伝情報のダイナミズムとその分子機構 ビフェニル/サリチル酸代謝遺伝子群をコードする自己可動化因子bph-salエレメント"東北大学遺伝生態研究センター出版. 39-50 (2001)
• [文献書誌] 金原和秀, 古川謙介: "バイオレメディエーション実用化への手引き"リアライズ杜. 51-60 (2001)