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極限環境状態における現象 深度地下極限環境微生物の探索と利用

研究報告コード R990004287
掲載日 2001年2月6日
研究者
  • 今中 忠行
研究者所属機関
  • 京都大学大学院工学研究科
研究機関
  • 京都大学大学院工学研究科
報告名称 極限環境状態における現象 深度地下極限環境微生物の探索と利用
報告概要 本研究は未開拓の深度地下極限環境から新規な微生物を分離し,それらの特異な酵素や代謝系を解析する。以下に主な成果を述べる。既に採取した嫌気性石油分解菌HD-1株のビオチン依存型カルボキシラーゼ(図1)と超好熱始原菌KOD1株のルビスコという2種の炭素固定酵素を発見した。これらは全く新しい構造を有していた。また,KOD1株から耐熱性DNAリガーゼ遺伝子の構造解析と大腸菌内での大量発現に成功した。同様に,耐熱性のβ-グリコシダーゼやキチナーゼの遺伝子を単離し,構造解析および発現産物の酵素学的特徴を明らかにした。キチナーゼは他に類を見ない巨大な酵素であった(図2)。また,KOD1株の耐熱ヒドロゲナーゼの遺伝子を解析すると共に,85℃で顕著な水素生産を確認した。一方,地下土壌中から0℃以下の低温でも生育できる2種の低温菌SN16A株とKB700A株を発見した。温泉からは新しい超好熱菌を分離した。
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研究分野
  • 微生物学(ウイルス以外)一般
  • 酵素生理
  • 酵素一般
  • 微生物酵素の生産
  • 遺伝子の構造と化学
関連発表論文 (1)“Ion pairs involved for maintaining a thermostable structure of glutamate dehydrogenase (GDH)from a hyperthemophilic archaeon” R. N. Z. A. Rahman, S. Fujiwara, H. Nakamura, M. Takagi and T. Imanaka, Biochem. Biophys. Res. Comm., 248, 920-926, (1998).
(2)“Sequence analysis of glutamate dehydrogenase (GDH) from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus sp. KOD1 and comparison of enzyme characteristics of native and recombinant GDHs” R. N.Z. A. Rahman, S. Fujiwara, M. Takagi and T. Imanaka, Mol. Gen. Genet., 257, 338-347 (1998).
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(4)“The O6-methylguanine-DNA methyltransferase from a hyperthermophilic archaeon Pyrococcus sp. KOD1: a thermostable repair enzyme” M. M. Leclere, M. Nishioka, T. Yuasa, T. Fujiwara, S. Takagi and T. Imanaka, Mol. Gen. Genet., 258, 69-77 (1998).
(5)“Rational design for stabilization and optimum pH shift of serine protease AprN” A. Masui, N. Fujiwara, K. Yamamoto, M. Takagi and T. Imanaka, J. Ferment. Bioeng., 85, 30-36 (1998).
(6)“Characterization of two intein homing endonucleases encoded in the DNA polymerase gene from Pyrococcus kodakaraensis strain KOD1” M. Nishioka, S. Fujiwara, M. Takagi and T. Imanaka, Nucleic Acids Res.,26, 4409-4412 (1998).
(7)“Phylogenetic analysis and effect of heat on conformational change of ferredoxin from hyperthermophilic archaeon Pyrococcus sp. KOD1” M. A. Siddiqui, S. Fujiwara, M. Takagi and T. Imanaka, J. Ferment. Bioeng., 85, 271-277 (1998).
(8)“Crystal structure of aspartyl-tRNA synthetase from Pyrococcus kodakaraensis KOD; archaeon specificity and catalytic mechanism of adenylate formation” E. Schmitt, L. Moulinier, S. Fujiwara, T. Imanaka, J. Thierry and D. Moras, EMBO J., 17, 5227-5237 (1998).
(9)“Archaeon Pyrococcus kodakaraensis KOD1: application and evolution” S. Fujiwara, M. Takagi and T. Imanaka, Biotechnol Annu. Rev., 4, 259-284 (1998).
(10)“Gene cloning and characterization of recombinant RNase HII from a hyperthermophilic archaeon” M. Haruki, K. Hayashi, T. Kochi, A. Muroya, Y. Koga, M. Morikawa, T. Imanaka and S. Kanaya, J. Bacteriol., 180, 6207-6214 (1998).
(11)“In vitro heat effect on heterooligomeric subunit assembly of thermostable indolepyruvate ferredoxin oxidoreductase” M.A. Siddiqui, S. Fujiwara, M. Takagi and T. Imanaka, FEBS Lett., 434, 372-376 (1998).
(12)“Thermostable glycerol kinase from a hyperthermophilic archaeon: gene cloning and characterization of the recombinant enzyme” Y. Koga, M. Morikawa, M. Haruki, H. Nakamura, T. Imanaka and S. Kanaya, Protein Engineering, 11, 1219-1227, (1998).
(13)“Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of archaeal O6-methylguanine- DNA methyltransfease” H. Hashimoto, M. Nishioka, T. Inoue, S. Fujiwara, M. Takagi, T. Imanaka and Y. Kai, Acta Crystallographica, D54, 1395-1396, (1998).
(14)“Production of alkane and alkene from CO2 by a petroleum-degrading bacterium” M. Morikawa, T. Iwasa, S. Yanagida and T. Imanaka, J. Ferment. Bioeng., 85, 243-245, (1998).
(15)“Presence of a structurally novel type ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase in the hyperthermophilic archaeon, Pyrococcus kodakaraensis KOD1” S. Ezaki, N. Maeda, T. Kishimoto, H. Atomi and T. Imanaka, J. Biol. Chem., 274(8), 5078-5082, (1999).
(16)“A unique DNase activity shares the active site with ATPase activity of RecA/Rad51 homologue (Pk-REC) from a hyperthermophilic archaeon” N. Rashid, M. Morikawa, S. Kanaya, H. Atomi and T. Imanaka, FEBS Letters, 445(1), 111-114, (1999).
(17)“Isolation and characterization of a second subunit of molecular chaperonin from Pyrococcus kodakaraensis KOD1: Analysis of ATPase deficient mutant” M. Izumi, S. Fujiwara, M. Takagi, S. Kanaya and T. Imanaka, Appl. Environ. Microbiol., 65, 1801-1805, (1999).
(18)“Crystallographic studies on family B DNA polymerase from hyperthermophilic archaeon Pyrococcus kodakaraensis strain KOD1” H. Hashimoto, T. Matsumoto, M. Nishioka, T. Yuasa, S. Takeuchi, T. Inoue, S. Fujiwara, M. Takagi, T. Imanaka and Y. Kai, J. Biochem (Tokyo), 125, 983-986, (1999).
(19)“Gene cloning and characterization of aldehyde dehydrogenase from a petroleum degrading bacterium strain HD-1” N. Okibe, K. Amada, M. Haruki, T. Imanaka, M. Morikawa and S. Kanaya, J. Biosci. Bioeng., 88(1), 7-11, (1999).
(20)“Analysis of DNA compaction profile and intracellular contents of archaeal histones from Pyrococcus kodakaraensis KOD1” H. Higashibata, S. Fujiwara, M. Takagi and T. Imanaka, Biochem. Biophys. Res. Comm.,, 258, 416-424, (1999).
(21)“Characterization of petroleum degrading bacteria from oil contaminated sites in Vietnam” N. Q. Huy, S. Kin, K. Amada, M. Haruki, N. B. Huu, D. T. Hang, D. T. C. Ha, T. Imanaka, M. Morikawa and S. Kanaya, J. Biosci. Bioeng., 88(1), 100-102, (1999).
(22)“Purification and characterization of an extremely thermostable cyclomaltodextrin glucanotransferase from a newly isolated hyperthermophilic archaeon, a Thermococcus sp.” Y. Tachibana, A. Kuramura, N. Shirasaka, Y. Suzuki, T. Yamamoto, S. Fujiwara, M. Takagi and T. Imanaka, Appl. Environ. Microbiol., 65, 1991-1997, (1999).
(23)“Isolation and characterization of psychrotrophs from subterranean environments” N. Rashid, H. Kikuchi, S. Ezaki, H. Atomi and T. Imanaka, J. Biosci. Bioeng., 87(6), 746-751, (1999).
(24)“Ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus kodakaraensis KOD1 is composed solely of large subunits and forms a pentagonal structure” N.Maeda, K. Kitano, T. Fukui, S. Ezaki, H. Atomi, K. Miki and T. Imanaka, J. Mol. Biol., 293(1), 57-66, (1999).
研究制度
  • 戦略的基礎研究推進事業、研究領域「極限環境状態における現象」研究代表者 今中 忠行(京都大学大学院工学研究科)/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • 今中 忠行. 極限環境状態における現象 深度地下極限環境微生物の探索と利用. 戦略的基礎研究推進事業 平成10年度 研究年報,1999. p.503 - 509.

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