研究項目及び実施体制(◎は総括研究代表者)
- 放線菌Streptomyces antibioticusの新規窒素代謝系に関する基礎研究
(◎祥雲弘文/東京大学大学院農学生命科学研究科) - 新規好気脱窒系の機構解明と水処理のための応用技術開発
(高谷直樹/筑波大学応用生物化学系)
研究の目的
強い温室効果をもつ亜酸化窒素(N20)の大気中濃度が急増している。その主要発生源は農耕地、海洋、排水処理場などである。N20発生抑止のために排水処理場での窒素除去は極めて重要であるが、現在の技術ではその過程で大量のN2Oが発生している。本研究ではバイオテクノロジー技術を駆使し、N2Oを発生しない酸素耐性好気脱窒システムを構築、水処理へ応用することを目的とする。
研究の内容
酸素酎性の好気脱窒菌の自然界からの単離、遺伝子組換えによる育種、複合培養系の構築、'菌体の固定化、など、三種の異なるアプローチから目的の脱窒系構築を目指した。その結果、画期的好気脱窒菌 Pseudomonas stutzeri TR2 株の発見、遺伝子組換え及び固定化混合培養による好気脱窒系の構築手法を確立した。さらにこれら好気脱窒システムをリアクターに組込み、排水処理への実用化を目指している。
主要な成果
好気脱窒菌検索の結果、カビのアンモニア発酵、放線菌の脱窒、共脱窒、及び有機体窒素からの脱窒など、非常に興味深い新発見の成果を得た。P. stutzeri TR2 株の酸素耐性脱窒酵素遺伝子の単離、カビ脱窒系の酸素抑制に関わるプロモーター領域の機構解明等を行った。環境(処理槽)中の P. stutzeri TR2 株のPCRによる検出法を開発した。排水処理に関わる微生物はこれまで活性汚泥などとひとまとめに呼ばれ、微生物学的解析は殆どなされていない。本プロジェクトの成果は、水処理技術における新分野、新たな方向性を開拓したものである。
主な発表論文
- Takaya N. , et al. : Cytochrome P450nor, a novel class of mitochondorial cytochrome P450 involved in nitrate respiration in the fungus Fusarium oxysporum: Arch Biochem. Biophys., 372: 340-346 (1999)
- Zhang L., et al. : Purification and cDNA cloning of the nitric oxide reductase P450nor from the bacidiomycetesTrichosporon cutaneum : Eur. J. Biochem., 268: 3198-3204 (2001)
- Zhou Z., et al. : Ammonia fermentation, a novel anoxic metabolism of nitrate by fungi : J. Biol. Chem., 277: 1892-1896 (2002)
- Takaya N., et al. : Transcriptional control of nitric oxide reductase gene (CYP55) in the fungal denitrifierFusarium oxysporum : Biosci. Biotech. Biochem : in press.
- Uchimufa H., et al. : Nitrate reductase-formate dehydrogenase couple supports a hybrid respiration system in the fungal mitochondrion : J. Biochem. : in press.
研究のイメージ
