1999 年度実績報告書

光独立栄養細菌の遺伝子改変による新しい二酸化炭素資源化生物工学プロセスの創製

研究課題

研究課題/領域番号	11875170
研究機関	東北大学
研究代表者	野澤庸則東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10006322)
キーワード	光合成細菌 / RuBisco / 二酸化炭素固定酵素 / ATP / 炭酸濃縮酵素 / NMR / 遺伝子改変 / ホスホエノールピルビン炭酸化酵素
研究概要	クリーンで無尽蔵な太陽光エネルギーの効率的利用による二酸化炭素の資源化に向けた基礎研究として光独立栄養細菌の遺伝子改変による新しい二酸化炭素資源化生物工学プロセスの創製研究に取り組んでいる。今年度は光エネルギーの化学的エネルギーATPへの変換システムの構築のために光独立栄養細菌の合成膜顆粒を用いる検討を行い、効率の高いエネルギー変換を成し遂げる光合成膜顆粒の固定法を開発出来た。光独立栄養細菌の二酸化炭素固定酵素ならびに高等緑植物の二酸化炭素固定酵素RuBiscoの酵素活性をInSituで追跡する手法をNMRを用いて確立した。(研究発表1、2)。この手法をもちいてRuBiscoと炭酸濃縮酵素を用いてその二酸化炭素固定活性を向上させる条件の検討をおこない、最適条件の絞り込み方法を見いだした。二酸化炭素固定酵素RuBiscoの変性状態からの巻き戻し過程について、光合成細菌Rhodospirillum rubrumについて検討した。還元剤ジチオトレイトールの存在下で4℃巻き戻し、その過程で温度処理を行うことで、活性を持った酵素への巻き戻しが行えることを見いだした。光独立栄養細菌の二酸化炭素固定に関わるもう一つの重要な酵素ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼの遺伝子改変をめざして、耐熱性緑色イオウ光合成細Chromatium tepidumについてPCRによる遺伝子の増幅に成功した。現在この遺伝子を発現ベクターに組み込み、これを用いて大腸菌を形質転換して酵素ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼの大量発現を試みている。また、光独立栄養細菌の一つ耐熱性紅色イオウ光合成細菌Chlorobium tepidumの反応中心については結晶構造解析が完成し、この詳細な知見を用いた遺伝子工学的改変により光合成反応の工学的応用を試みている。

研究成果
(8件)

すべてその他

すべて文献書誌 (8件)

[文献書誌] Z.Y.Wang,T.Nozawa 等: "In Situ Measurements of RuBisco activity by NMR"Analytical Biochemistry. 257. 26-32 (1998)
[文献書誌] Z.Y.Wang,T.Nozawa 等: "Measurements of the CO_2/O_2 specificity of RuBisco by ^<31>P and ^1H-NMR"Photosynthesis Research. 58. 103-109 (1998)
[文献書誌] Z.Y.Wang,T.Nozawa 等: "Complete Assignment of ^1HNMR Spectra and Structural Analysis of BCh1"The Journal of Physical Chemistry B. 103. 3742-3753 (1999)
[文献書誌] Z.Y.Wang,T.Nozawa 等: "^<13>C- and ^<15>N-NMR Studies on the Intact Bacteriochlorophyll c Dimers"Journal of the American Chemical Society. 121. 9363-9369 (1999)
[文献書誌] M.metsu,T.Nozawa 等: "How the formation process influenced the structure of BChl c Agg"Photosynthesis Research. 60. 229-239 (1999)
[文献書誌] M.metsu,T.Nozawa 等: "Interraction of photosynthetic pigments with various organic solvents 2"Biochimica et Biophysica Acta. 44829(in press). (2000)
[文献書誌] Z. Y. Wang, T. Nozawa: "In NMR in Microbiology Theory and Applications In Situ Measurements of Enzyme Activity by NMR"J.-N. Barbotin and J-C. Portais Eds (Horison Scientific Press) (in press). (2000)
[文献書誌] 野澤庸則 (共著): "光合成反応中心ー電子源流"垣谷俊昭、三室守編 (共立出版 (株))(印刷中). (2000)

1999 年度 実績報告書

光独立栄養細菌の遺伝子改変による新しい二酸化炭素資源化生物工学プロセスの創製

研究代表者

野澤 庸則 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10006322)

研究成果

[文献書誌] Z.Y.Wang,T.Nozawa 等: "In Situ Measurements of RuBisco activity by NMR"Analytical Biochemistry. 257. 26-32 (1998)

[文献書誌] Z.Y.Wang,T.Nozawa 等: "Measurements of the CO_2/O_2 specificity of RuBisco by ^<31>P and ^1H-NMR"Photosynthesis Research. 58. 103-109 (1998)

[文献書誌] Z.Y.Wang,T.Nozawa 等: "Complete Assignment of ^1HNMR Spectra and Structural Analysis of BCh1"The Journal of Physical Chemistry B. 103. 3742-3753 (1999)

[文献書誌] Z.Y.Wang,T.Nozawa 等: "^<13>C- and ^<15>N-NMR Studies on the Intact Bacteriochlorophyll c Dimers"Journal of the American Chemical Society. 121. 9363-9369 (1999)

[文献書誌] M.metsu,T.Nozawa 等: "How the formation process influenced the structure of BChl c Agg"Photosynthesis Research. 60. 229-239 (1999)

[文献書誌] M.metsu,T.Nozawa 等: "Interraction of photosynthetic pigments with various organic solvents 2"Biochimica et Biophysica Acta. 44829(in press). (2000)

[文献書誌] Z. Y. Wang, T. Nozawa: "In NMR in Microbiology Theory and Applications In Situ Measurements of Enzyme Activity by NMR"J.-N. Barbotin and J-C. Portais Eds (Horison Scientific Press) (in press). (2000)

[文献書誌] 野澤 庸則 (共著): "光合成反応中心ー電子源流"垣谷 俊昭、三室 守 編 (共立出版 (株))(印刷中). (2000)

1999 年度実績報告書

野澤庸則東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10006322)

[文献書誌] 野澤庸則 (共著): "光合成反応中心ー電子源流"垣谷俊昭、三室守編 (共立出版 (株))(印刷中). (2000)