多様な一酸化炭素酸化菌の探索とその始原的なエネルギー保存様式の網羅的同定

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K15024
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分43010:分子生物学関連
• 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: 福山 宥斗 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生命理工学センター), 特任研究員 (70880813)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 微生物代謝 / オミクス解析 / 一酸化炭素

研究成果の概要

一酸化炭素(CO)は強い還元力を有する有毒ガスである一方、一部の微生物(CO酸化菌)はCOをエネルギー・炭素源として利用可能である。しかし、既知のCO酸化菌の性状解析は限られた系統群の培養株を対象とする研究に留まる。そこで、これらの知見を拡充するため、深海熱水噴出孔をはじめとする多様な環境サンプルを播種源として、気相CO10%雰囲気下で100を超える集積培養系を構築した。さらに、これらから新規に12種のCO酸化菌を純化し、ゲノム解析を行った。加えて、CO酸化菌に対して安定同位体13Cをトレーサーとするメタボローム解析を実施し、CO酸化菌の炭素代謝能とアミノ酸生合成経路を明らかとした。

自由記述の分野

微生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

原子地球において、COは現在より普遍的に利用可能な基質として存在した。加えて、COはエネルギー保存に必須な電子伝達物質（フェレドキシン）を直接還元可能な唯一の気体である。そのため、COの高い還元力をエネルギー源として利用可能なCO代謝は始原的なエネルギー保存様式を持ち合わせると考えられる。以上より、CO代謝を解明することは生物の最終共通祖先の代謝様式を紐解く上で重要な知見の獲得につながると考えられる。また、COは工場の排ガス等にも含まれる。そのため、COを除去あるいは有用物質に変換する微生物触媒としてCO酸化菌を活用することも可能とされており、バイオテクノロジー分野への貢献も期待される。