生物機能を応用した海水中のレアメタルの高選択的分取に関する展開研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11559014
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 道端 齊 広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00111740)
• 研究分担者: 植木 龍也 広島大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10274705) ; 宇山 太郎 広島大学, 大学院・理学研究科, 講師 (60232914) ; 金森 寛 富山大学, 理学部, 教授 (00019001) ; 広津 孝弘 産業技術研究所四国センター, 海洋資源部・生物材料研究室, 室長
• キーワード: ホヤ / バナジウム / 遷移金属イオン / 高選択的濃縮機構 / バナジウム結合タンパク質 / レアメタル

研究概要

海水中にはバナジウムやコバルト等わが国ではほとんど産出しない希少金属(レアメタル)が溶解している。これまでに化学的に合成された吸着剤を用いて、これらのレアメタルを海水から捕集する試みは数多くなされてきた。しかし、海水には多くの金属イオンが溶解しているため、目的のレアメタルだけを選択的に分取するのは必ずしも容易ではない。
一方、研究代表者のグループはホヤが海水のバナジウム濃度の1,000万倍(107)ものバナジウムを高選択的に濃縮することに着目し、その濃縮機構を解明する研究を行ってきた結果、最近バナジウムと高選択的に結合する12.5kDaおよび15kDaのバナジウム結合タンパク質(Vanabin)をコードする遺伝子をクローニングし、それらの遺伝子を元に人工タンパク質の合成を行うことに成功した。
そこで本研究では、組み換えVanabinタンパク質を作製し、バナジウムイオンとの結合能を検討した。その結果、15kDaVanabinは1モル当たり約20原子の四価バナジウムと、12.5kDaVanabinは同じく約10原子の四価バナジウムと結合することが判明した。また、これらバナジウムとの結合は、銅イオンの存在下では阻害されるが、マグネシウムイオン、モリブデンイオンそしてタングステンイオンの存在下では阻害されないことから、銅イオンとの競合的結合をする可能性があることが判明した。

研究成果

• [文献書誌] Ueki, T.: "Subunit C of the vacuolar-type ATPase from the vanadium-rich ascidian, Ascidia sydneiensis samea, rescued the pH sensitivity of yeast vma5 mutants"Marine Biotech. 3. 316-321 (2001)
• [文献書誌] Michibata, H.: "Vanadocyte is a cell holding the key to resolve the highly selective accumulation and reduction of vanadium in ascidians"Microscop. Res. Technol.. (in press). (2002)
• [文献書誌] Michibata, H.: "Molecular biological approaches to the accumulation and reduction of vanadium by ascidians"Coord. Chem. Rev.. (in press). (2002)
• [文献書誌] Ueki, T.: "Scanning x-ray microscopy of living and freeze-dried blood cells in two vanadium-rich ascidian species, Phallusta mammillata and Ascidia sydneiensis samea"Zool. Sci.. 19. 27-35 (2002)
• [文献書誌] 道端 齊: "脊索動物-ホヤのバナジウム濃縮"化学と生物. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] Michibata, H.: "The Biology of Ascidian"H. Sawada, H. Yokosawa and C. C. Lambert, eds. Springer-Verlag Tokyo. 366-373 (2001)