2014 Fiscal Year Annual Research Report
金属資源回収と有害金属除去に有用なＳｈｅｗａｎｅｌｌａ属低温菌の金属代謝機構解析
| Project/Area Number |
14J04852
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
大毛 淑恵 京都大学, 化学研究所, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
|
| Keywords | バイオテクノロジー / 環境浄化 / 金属代謝 / 金属呼吸 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
Shewanella属細菌は、呼吸系の最終電子受容体に有機物をはじめ、鉄、マンガンといった多様な物質を利用するため、重金属汚染環境の浄化への応用が期待されている。本研究では、様々な条件下における、金属呼吸や金属還元能の分子基盤の解明を目的とした。
好冷性細菌 Shewanella livingstonensis Ac10は三価鉄（クエン酸鉄）存在下で、リン酸選択的ポーリンであるPhoEホモログを生産する。PhoEが関与する金属呼吸機構は未だ報告がない。そこで本研究では、Shewanella属細菌のモデル生物である、Shewanella oneidensis MR-1について、同様の金属呼吸機構が存在するか実験を行った。PhoEの生理機能を解析するために、PhoE遺伝子破壊株を作製した。野生株とPhoE遺伝子破壊株のクエン酸鉄還元能について比較したところ、PhoE遺伝子破壊株は野生株よりも三価鉄の還元が遅延することが確認された。しかし、PhoE遺伝子を欠損させてもクエン酸鉄が還元されていたことから、他の金属輸送系が補完していないか詳細な解析を試みる予定である。
一方で、S. livingstonensis Ac10と S. oneidensis MR-1において、種々の金属塩存在下で好気的に培養を行なった。金属塩のうち、セレン酸ナトリウム、亜テルル酸ナトリウム、タングステン酸ナトリウムを含む培地では、菌体が金属イオンを還元し、金属微粒子を菌体内に蓄積することが示唆された。今後の展望として、透過型電子顕微鏡による菌体の観察とエネルギー分散型X線分光法による金属微粒子の元素同定を行う予定である。
さらに、土壌サンプルから新規金属還元能を有する微生物の単離も行っている。現在、スクリーニング作業の途中である。低温から常温まで広い範囲の温度での単離を試みており、有望株の存在が示唆されている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究における、嫌気培養は植菌時に用いる菌体の生育状態が実験結果に大きく影響するため、嫌気培養における条件検討に時間を要した。野生株では培養開始から7時間でクエン酸鉄の還元が確認されたのに対し、PhoE遺伝子破壊株では培養開始から8時間で還元が確認された。培養時の鉄(II)の定量をすることや、本実験条件下におけるPhoE遺伝子破壊株のタンパク質の網羅解析を行う事で、Shewanella oneidensis MR-1のPhoEを介した金属呼吸の分子基盤の解明につながる事が期待される。
並行して行っている、新規金属還元能を有する微生物のスクリーニングについては低温から常温までの幅広い温度で、実験を行っており、いずれの温度条件下でも培地に含まれるクエン酸鉄を還元する有望株の存在が示唆される結果が得られている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究における、PhoE遺伝子欠損株によるクエン酸鉄還元の遅延について1,10-phenanthrolineを用い二価鉄の定量を行う。また、PhoE遺伝子欠損株のタンパク質を回収し、プロテオーム解析を行うことで、他の金属輸送系が補完していないか網羅的に解析・同定を行う。
さらに、好気条件下における金属還元については、透過型電子顕微鏡を用いた菌体の観察と培養時に得られる金属微粒子の元素同定を行う。なお、セレン酸は2,3-diaminonaphthalene法を用いて定量を試みる。そして、還元を確認した金属について酸化還元電位を考慮し、他の金属塩においても還元が見られないか引き続き検討を行う。
土壌サンプルから新規金属還元能を有する微生物のスクリーニングについては、コロニーとして単離できた株については16S rRNAの配列解析を行い、同定作業へ移行する予定である。
|
Research Products
(1 results)
