地下深部の極限的な環境に常識外れな古細菌を発見-メタン生成古細菌がメタン生成能を失う適応進化-
Digital PR Platform / 2024年6月13日 20時5分
研究手法と成果
北カリフォルニアに位置する「ザ・シダーズ」蛇紋岩化反応サイトには100を超える泉が湧出しています。鈴木主任研究員らは、先行研究において、これらのうち三つの異なる泉に生息する微生物群集のメタゲノム解析[3]を行い、そこから個々の微生物のゲノムを抽出しました注)。本研究では、それらのメタゲノム解析データに、新たな塩基配列データを加えて再解析し、メタン生成古細菌として知られるメタノセラレス目に属する古細菌(Met12と命名)のゲノム配列を環状化し、その特性を詳細に調べました。
これまで、メタン生成古細菌として知られる七つの系統目に属する全ての古細菌は、メタン生成経路の最終ステップを担う必須の鍵酵素であるメチルコエンザイムM還元酵素(Mcr)を持つことが知られていました。しかし、Met12のゲノムは、このMcrを欠失しているのみならず、Mcrの活性に必須の補酵素[4](CoM、CoB)の生合成遺伝子や、CoMとCoBの還元反応を担うヘテロジスルフィド還元酵素(Hdr)、さらにはMcrと協調的に働くMtr複合体なども欠失していました(図1)。これらの結果から、Met12はこれら七つのメタン生成古細菌の系統目で初めて、メタン生成能力を持たないことが示されました。また、メタン生成古細菌は一般に、水素と二酸化炭素、ギ酸、メタノールなどのメトキシ化合物、酢酸などを用いて、メタン生成を行います。しかし、このMet12は、これらのうち、酢酸を除く全ての物質と相互作用する遺伝子をゲノム上に持たないことが分かりました。蛇紋岩流体は、高濃度の水素を含むため、水素利用能を欠失していることは、想定外でした。これらの結果から、Met12は、少なくとも、メタン生成古細菌の系統目の古細菌としては、これまでに知られていない新たな代謝経路を有することが示されました。しかし、ゲノム情報からでは、それ以上の推測は困難でした。
そこで、国際共同研究グループは、Met12の代謝経路を明らかにするため、複数年にわたり、ザ・シダーズ蛇紋岩流体に生息する微生物群集の遺伝子発現解析を行いました。その結果、Met12は、この環境において、特殊な多ヘム型シトクロムC(MmcXと命名)と古細菌型の線毛の二つの遺伝子を顕著に高く発現していることを発見しました。一般に、多ヘム型シトクロムCは鉄などの固体鉱物と直接的な電子授受を行う微生物が用いる導電性素子としての機能を有することが知られています。そこで、このMmcXの3次元立体構造予測[5]を行った結果、MmcXは膜上に提示されるタンパク質で、4個のヘム鉄(二価鉄と有機化合物が結合した物質)を12オングストローム(Å、1Åは100億分の1メートル)よりも短い距離に近接して配座している導電性素子であることが推定されました(図2)。
この記事に関連するニュース
-
長年課題であった「細菌叢DNA抽出」方法の最適化で、信頼性の高い細菌叢解析を支援するアカデミア向けサービスを開始
@Press / 2024年7月3日 10時0分
-
「常識覆す仕組み」 大腸菌の大規模ゲノム組み換え解明 東京大など
毎日新聞 / 2024年6月27日 0時0分
-
フンで見つける魚の病気
共同通信PRワイヤー / 2024年6月17日 22時0分
-
母乳が腸内細菌叢形成を介し脳発達に与える影響を解明 ―母乳中の過酸化水素産生酵素が仔の発達に果たす役割―--摂南大学
Digital PR Platform / 2024年6月12日 14時5分
-
母乳が腸内細菌叢形成を介し脳発達に与える影響を解明
PR TIMES / 2024年6月12日 11時45分
ランキング
-
120年ぶりの新紙幣に期待と困惑 “完全キャッシュレス”に移行の店舗も
日テレNEWS NNN / 2024年7月2日 22時4分
-
2小田急線「都会にある秘境駅」が利用者数の最下位から脱出!超巨大ターミナルから「わずか700m」
乗りものニュース / 2024年7月1日 14時42分
-
3メルカリの「単発バイトアプリ」利用者伸ばす世相 「何が利点なのか」利用者と店舗の声を聞いた
東洋経済オンライン / 2024年7月3日 13時30分
-
4カチンコチンの「天然水ゼリー」が好調 膨大な自販機データから分かってきたこと
ITmedia ビジネスオンライン / 2024年6月30日 6時30分
-
5「7月3日の新紙幣発行」で消費活動に一部支障も? 新紙幣関連の詐欺・トラブルにも要注意
東洋経済オンライン / 2024年7月2日 8時30分
複数ページをまたぐ記事です
記事の最終ページでミッション達成してください
![](/pc/img/mission/mission_close_icon.png)