地球で最も軽い「アミノ酸」の有機地球化学：40年来の海底下メタン酸化の謎の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04083
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 高野 淑識 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 生物地球化学研究分野, 主任研究員 (80399815)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: メタンの起源 / メタノトロフィー / アミノ酸分子 / 放射性炭素年代

研究実績の概要

(1)分子レベルのトレーサビリティ：アミノ酸の代謝プロセスの追跡検証を引き続き進め、炭素だけでなく窒素代謝にフォーカスした分子レベルの多次元解析（delta13C&delta15N, Δ14C）を進めた。クロマトグラフィーおよび質量分析法を中心にした有機化学的な解析に加えて、今年度は、新たに脂質代謝解析を行い、次世代シーケンサーを用いた代謝マップの構築を進めた。研究成果の一部を国際会議（基調講演）および国内学会（招待講演）で発表し、解説記事をJGL誌に掲載させた。

【基調講演】Y. Takano et al., : Amino acid systematics with lipids: Insight from delta13C, delta15N and Δ14C in the deep-sea archaeal methanotrophs at the Black Sea. International Meeting of Organic Geochemistry (IMOG) at Florence, Sept-2017.

(2) メタノトロフィーからの放射性炭素年代の計測：前弧海盆付加体に濃集した深部メタン生成プロセスの研究に着手した。メタンの起源・放射性炭素年代・プロセスを正確に記載するため、新たに、加速器質量分析装置を用いた放射性炭素年代測定法（ANME Cell -Specific Radiocarbon Analysis）を取り入れた（共同研究先：東京大学 大気海洋研究所 高解像度環境解析研究センター）。黒海における光合成系との比較（cf. Kusch et al., 2010）を行い、ANME-specificな放射性炭素年代の研究データと前述の分子レベル解析と併せて、原著論文としてまとめ、投稿完了した（査読中）。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究進捗が順調に進みつつある。原著論文の投稿を完了している（審査中）。国内外の専門会議での基調講演や招待講演を受けている。

【TOPICS解説】
高野 淑識 (2018) 始原的な気体 「メタン」 と地球生命科学の眺望. Japan Geoscience Letters (JGL),14, 9-11.

今後の研究の推進方策

研究実績の概要で示した内容をさらに深く掘り下げる。また、新しい分子レベルのクロマトグラフィー／質量分析法の技術開発を行う方針である。

【招待講演】
高野 淑識：地球化学試料に含まれる炭質物の非破壊・半破壊・破壊分析によるシームレスイメージング解析. 日本地球化学会年会, 大岡山, Sept-2017.

研究成果

• [国際共同研究] ドイツ連邦地質調査所（BGR）/ハンブルグ大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ドイツ連邦地質調査所（BGR）/ハンブルグ大学
• [雑誌論文] 始原的な気体 「メタン」 と地球生命科学の眺望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識
  • 雑誌名: Japan Geoscience Letters (JGL) 巻: 14 ページ: 9-11
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] D-amino acids in molecular evolution in space: absolute asymmetric photolysis and synthesis of amino acids by circularly polarized light. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugahara, H., Meinert, C., Nahon, L., Jones, N.C., Hoffmann, S.V., Hamase, K., Takano, Y. and Meierhenrich, U.
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) Proteins and Proteomics 巻: in press ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2018.01.004.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Advances in the application of amino acid nitrogen isotopic analysis in ecological and biogeochemical studies (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohkouchi, N., Chikaraishi, Y., Close, H., Fry, B., Larsen, T., Madigan, D.J., McCarthy, M.D., McMahon, K.W., Nagata, T., Naito, Y.I., Ogawa, N.O., Popp, B.N., Steffan, S.A., Takano, Y., Tayasu, I., Wyatt, A., Yamaguchi, Y.T. and Yokoyama, Y.
  • 雑誌名: Organic Geochemistry 巻: 113 ページ: 150-174
  • DOI: 10.1016/j.orggeochem.2017.07.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Free-Radical Polymerization of Acrylic Acid under Extreme Reaction Conditions Mimicking Deep-Sea Hydrothermal Vents (2017)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita, K., Takano, Y., Ohkouchi, N. and Deguchi, S.
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 2 ページ: 2765-2769
  • DOI: 10.1021/acsomega.7b00293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fractionation of nitrogen isotopes during amino acid metabolism in heterotrophic and chemolithoautotrophic microbes across Eukarya, Bacteria, and Archaea: Effects of nitrogen sources and metabolic pathways (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, T.Y., Chikaraishi, Y., Takano, Y., Ogawa, N.O., Imachi, H., Yokoyama, Y. and Ohkouchi, N.
  • 雑誌名: Organic Geochemistry 巻: 111 ページ: 101-112
  • DOI: 10.1016/j.orggeochem.2017.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intra-trophic isotopic discrimination of 15N/14N for amino acids in autotrophs: Implications for nitrogen dynamics in ecological studies (2017)
  • 著者名/発表者名: Takizawa, Y., Dharampal, S.P., Steffan, S.A., Takano, Y., Ohkouchi, N. and Chikaraishi, Y.
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: 7 ページ: 2916-2924
  • DOI: 10.1002/ece3.2866
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nitrogen Isotopic Fractionation in Ammonia during Adsorption on Silicate Surfaces (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugahara, H., Takano, Y., Ogawa, N.O., Chikaraishi, Y. and Ohkouchi, N.
  • 雑誌名: ACS Earth and Space Chemistry 巻: 1 ページ: 24-29
  • DOI: 10.1021/acsearthspacechem.6b00006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Amino acid systematics with lipids: Insight from delta13C, delta15N and Δ14C in the deep-sea archaeal methanotrophs at the Black Sea (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Takano, Y. Chikaraishi, Y. Miyairi, N. O. Ogawa, M. Kaneko, Y. Yokoyama, M. Kruger, and N. Ohkouchi
  • 学会等名: International Meeting of Organic Geochemistry (IMOG)
  • 国際学会
• [学会発表] 地球化学試料に含まれる炭質物の非破壊・半破壊・破壊分析によるシームレスイメージング解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識
  • 学会等名: 日本地球化学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] MALDI-TOF/MSイメージング法による生物源有機分子マッピング：メッシニアン蒸発岩中の化石微生物の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊左治 雄太、高野 淑識、井尻 暁、黒田 潤一郎、 吉村 寿紘、F. J. Jim;nez-Espejo、S. Lugli、稲垣 史生、V. Manzi、M. Roveri、川幡 穂高、大河内 直彦
  • 学会等名: 日本地球化学会年会
• [学会発表] ポルフィリン窒素同位体比から明らかにする地中海塩分危機時の窒素循環 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊左治 雄太、川幡 穂高、高野 淑識、 小川 奈々子、黒田 潤一郎、吉村 寿紘、Francisco J. Jim;nez-Espejo、Stefano Lugli、Vinicio Manzi、Marco Roveri、大河内 直彦
  • 学会等名: 日本有機地球化学会
• [備考] 国立研究開発法人 海洋研究開発機構 生物地球化学研究分野
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/biogeochem/
• [備考] 国立研究開発法人 海洋研究開発機構 生物地球化学研究分野 高野 淑識
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/seika/pub-j/res/ress/takano/