2008 Fiscal Year Annual Research Report
深海熱水噴出孔環境の硫黄酸化細菌の元素状硫黄酸化に関わるタンパク質の解明
| Project/Area Number |
19870039
|
|---|
| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
山本 正浩 Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, 極限環境生物圏研究センター, 研究員 (60435849)
|
|---|
| Keywords | 酵素 / 微生物学 / 海洋生態 |
|---|
| Research Abstract |
深海熱水噴出環境に生息する硫黄酸化細菌の硫黄酸化径路の中でも特に元素状硫黄に関わるタンパク質を解明することを目的とした。元素状硫黄代謝を明らかにすることは、硫黄酸化径路全貌の解明に繋がりそれは人類に多大な恩恵をもたらす。研究材料として深海熱水系の優先種であるイプシロンプロテオバクテリアを用いた。
イプシロンプロテオバクテリアを複数の条件で培養し、その細胞数や培地中の基質や生産物の変化を計測したところ、これらの細菌が複数の硫黄代謝経路を有していることが示唆された。そこで酵素活性測定、タンパク質同定、遺伝子配列比較などを行い、イプシロンプロテオバクテリアが少なくとも水素酸化硫黄呼吸経路とソックス型チオ硫酸酸化径路を利用していることを明らかにした。水素酸化硫黄呼吸径路は水素依存的に行われポリスルフィド還元酵素(PSR)が最終電子受容体として機能することをDNA配列予測、酵素活性、タンパク質同定レベルで明らかにした。ポリスルフィドは自ら生産する硫化水素から自然発生的に作られるとも考えられるが、能動的にも生産し供給していた。チオ硫酸酸化では既知のソックスシステムとは異なりいくつかのソックスシステム特異的な膜タンパク質を要求することも明らかにした。
走査型電子顕微鏡の映像から、イプシロンプロテオバクテリアは元素状硫黄の表面に張り付くと同時に硫黄表面を溶解させている事実が観察され、元素状硫黄結合タンパク質としてスルフィドキノン還元酵素(SQR)様タンパク質が精製された。イプシロンプロテオバクテリアは効率的に不溶性元素状硫黄を代謝径路に取り込み、その際に硫黄還元と硫黄酸化を同時に行っていた。本菌の硫黄代謝コンセプトは生態系に大きなインパクトを与えるものであり、あらゆる硫黄代謝微生物や生態系においても検証してみるべきである。
|
