微生物の食物連鎖末端における持続的アクチノイドリン酸塩形成に関する研究

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25420910
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 香西 直文 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究主幹 (80354877)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: アクチノイド / 酵母 / ゾウリムシ / リン酸塩 / 鉱物化 / 微生物 / 核種移行

研究概要

本研究では、環境微生物によって溶存形態のアクチノイドがリン酸塩として固定化される機構を解明することを目的とした基礎研究を行う。バクテリア、菌類（酵母）、及びそれらを捕食する原生動物（ゾウリムシ）を対象として、いずれかの微生物とアクチノイドとの相互影響を、また、餌と捕食生物という単純な生態系（食物連鎖系）における微生物とアクチノイドとの相互影響を調べる。
研究初年度は、まず微生物が放出するリン酸イオンの形態を明らかにするためのポリリン酸分析システムを整備し、習熟運転を行った。
研究の継続の点から、初年度はゾウリムシとアクチノイドの相互影響を中心に検討した。ゾウリムシは水溶液中に分子量の大きい有機物を放出する。この有機物は、ゾウリムシ細胞を覆う水溶性表面タンパク質（i-antigen）であると考えられ、この有機物にアクチノイドが結合し擬似コロイドとして水溶液中に溶解することを見出した。これはゾウリムシのアクチノイドに対する防御機構と考えられ、この成果を論文として投稿した。定常期のゾウリムシは３価と６価のアクチノイドを細胞にほとんど取り込まず、細胞膜に吸着しない。しかし、誘導期のゾウリムシは、３価のアクチノイド及び２価の鉛を細胞内に蓄積し、６価のアクチノイドを蓄積しないことを見出した。ゾウリムシは金属に対する耐性が低いことが知られている。３価のアクチノイドに対する耐性は、定常期の細胞より誘導期の細胞の方が低いことがわかった。細胞内への蓄積が耐性と関係している可能性がある。この成果について、論文を準備している。

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

初年度中に微生物が分泌するリン酸イオンの化学形分析に着手する計画であったが、ゾウリムシとアクチノイドの相互影響について想定していなかった結果を得たため、後者を優先して行った。

今後の研究の推進方策

研究２年目以降は、バクテリア及び菌類を主な対象とした研究を行う。
単一の微生物を対象とした研究では、バクテリア（枯草菌）、菌類（酵母）、ゾウリムシそれぞれがリン酸イオンを分泌する条件、リン酸イオンの形態を明らかにする。それらの微生物が分泌する有機物と、アクチノイドのリン酸塩化の関係を検討する。
食餌生物と捕食生物という単純な生態系（食物連鎖系）におけるアクチノイドリン酸塩化機構の解明研究では、これまでの研究で、餌となる酵母細胞に形成したアクチノイドリン酸塩を細胞ごとゾウリムシが摂取したとき、アクチノイドは、ゾウリムシの培養によって形成される有機質膜沈殿中にリン酸塩として析出することを見出した。但し、その機構の解明には至っていなかった。このような食物連鎖系では、ゾウリムシ細胞中にアクチノイドが取り込まれることがわかった。ゾウリムシ細胞からアクチノイドが排出されるときの状態解明と有機質膜沈殿の形成機構を中心に検討する。