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本研究の目的は、硝化に伴うN2Oの生成の過程を明らかにすることである。初年度（H25）には、海洋性のアンモニア酸化細菌Nitrosococcus oceaniから抽出精製したヒドロキシルアミン酸化還元酵素（HAO）を用い、HAOによる酵素反応によって亜酸化窒素（N2O）が生成することを直接証明した。H26年度は、HAOによるN2O生成を分子レベルで解明することを目的として、HAO反応の速度論的な解析を行った。また変異導入による機能解析を目的として、HAOの発現系構築に取り組んだ。
最終年度（H27）では、前年度に引き続いてHAOの発現系の構築を試みた。シュワネラ菌を宿主とする既存の手法の適用が困難であることが明らかとなったため、別種のAOBを宿主とする系を新たに設計し、ベクターの作成までは現在完了している。
一方、H26年度から開始した、従属栄養性細菌による硝化に関する研究に大きな進展があった。従属栄養的にアンモニア酸化をおこなうアルカリジェネス菌から硝化酵素PODを精製し分析を行った。その結果、亜硝酸生成反応を触媒するPODが、本来は解糖や糖新生に関わる酵素であるアルドラーゼの相同タンパク質であることを見出した。さらにH27年度には、PODの詳細な生化学的分析を行うとともに、従属栄養硝化能が報告されている細菌や菌類のほとんどにPOD遺伝子が存在することを見出し、またそれらがPOD活性を示すことを発現系を用いて確かめた。
本研究結果に基づいて、HAOによるN2O生成の反応メカニズムを提唱した。その仮説を裏付けるため構築中のHAO発現系を用いて詳細な解析を行う予定である。またサブテーマに関しては、PODの生化学的な分析から、POD遺伝子をターゲットとした従属栄養硝化菌の環境動態解析へ研究を展開していくことを計画している。
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