解説

レアアースを必須因子として要求する新たな代謝系
植物共生細菌たちがもつレアアース依存型C1代謝

Vol.53 No.11 Page. 744 - 750 (published date : 2015年10月20日)
中川 智行1, 三井 亮司2, 谷 明生3, 河合 啓一1
  1. 岐阜大学応用生物科学部
  2. 岡山理科大学理学部
  3. 岡山大学資源植物科学研究所
vol53_11

 

概要原稿

「産業のビタミン」とも呼ばれる希土類元素（レアアース）は，さまざまなエレクトロニクス製品などの性能向上に必要不可欠な金属であることから，私たちの生活とかかわりが深い重要金属元素に数えられる．しかし，これまでレアアースが自然界において生態系や生物の生命活動にどのように関与するか，その生物学的意義はほとんど研究されていない．このようななか，近年，メタノールを唯一の炭素源として生育できるMethylobacterium属細菌がレアアースを要求する新規なメタノール代謝系をもつことが見いだされ，そのメタノール代謝の鍵酵素がレアアースを補因子とする新規なメタノール脱水素酵素（MDH）であることが明らかとなった．またレアアースを要求するMethylobacterium属細菌が自然界に普遍的に生息すること，さらにはMethylobacterium属細菌のみならず，根粒菌やメタン酸化細菌などからもレアアース依存的MDHの存在が報告されていることなど，レアアースを要求するC1代謝系は単なる一部のメチロトローフ細菌群に限った性質ではなく，広く自然界に分布する一般的かつ基盤的代謝系である可能性が示されている．本解説では，この新規なレアアース依存的なメタノール代謝系についてM. extorquens AM1株を中心に解説し，鍵酵素レアアース依存型MDHの機能と新規なメタノール代謝系の生物学的意義について説明する．

リファレンス

  1. 1) 日本化学会編：化学便覧　基礎編，改訂4版，2002, p. 51.
  2. 2) G. Tyler: Plant Soil, 267, 191 (2004).
  3. 3) G. Pagano, M. Guida, F. Tommasi & R. Oral: Ecotoxicol. Environ. Saf., 115C, 40 (2015).
  4. 4) D. Liu, X. Wang, X. Zhang & Z. Gao: Plant Soil Environ., 59, 196 (2013).
  5. 5) Z. Hu, H. Richter, G. Sparovek & E. Schnug: J. Plant Nutr., 27, 183 (2004).
  6. 6) 日比慶久，奥田雅代，佐久間隆介，岩間智徳，河合啓一：環境技術，40, 108 (2011).
  7. 7) A. Hiraishi, K. Furuhata, A. Matsumoto, K. A. Koike, M. Fukuyama & K. Tabuchi: Appl. Environ. Microbiol., 61, 2099 (1995).
  8. 8) D. Abanda-Nkpwatt, M. Musch, J. Tschiersch, M. Boettner & W. Schwab: J. Exp. Bot., 57, 4025 (2006).
  9. 9) M. Madhaiyan, B. V. Suresh Reddy, R. Anandham, M. Senthilkumar, S. Poonguzhali, S. P. Sundaram & T. Sa: Curr. Microbiol., 53, 270 (2006).
  10. 10) M. Senthilkumar, M. Madhaiyan, S. Sundaram & S. Kannaiyan: Microbiol. Res., 164, 92 (2009).
  11. 11) J. A. Vorholt: Nat. Rev. Microbiol., 10, 828 (2012).
  12. 12) T. Nakagawa, R. Mitsui, A. Tani, K. Sasa, S. Tashiro, T. Iwama, T. Hayakawa & K. Kawai: PLoS ONE, 7, e50480 (2012).
  13. 13) Y. Hibi, K. Asai, H. Arafuka, M. Hamajima, T. Iwama & K. Kawai: J. Biosci. Bioeng., 111, 547 (2011).
  14. 14) D. Y. Nunn, D. Day & C. Anthony: Biochem. J., 260, 857 (1989).
  15. 15) S. Schmidt, P. Christen, P. Kiefer & J. A. Vorholt: Microbiology, 156, 2575 (2010).
  16. 16) L. Chistoserdova & M. E. Lidstrom: Microbiology, 143, 1729 (1997).
  17. 17) N. Delmotte, C. Knief, S. Chaffron, G. Innerebner, B. Roschitzki, R. Schlapbach, C. von Mering & J. A. Vorholt: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106, 16428 (2009).
  18. 18) S. M. Sowell, P. E. Abraham, M. Shah, N. C. Verberkmoes, D. P. Smith, D. F. Barofsky & S. J. Giovannoni: ISME J., 5, 856 (2011).
  19. 19) E. Skovran, A. D. Palmer, A. M. Rountree, N. M. Good & M. E. Lidstrom: J. Bacteriol., 193, 6032 (2011).
  20. 20) G. Bosch, T. Wang, E. Latypova, M. G. Kalyuzhnaya, M. Hackett & L. Chistoserdova: Microbiology, 155, 1103 (2009).
  21. 21) A. Lapidus, A. Clum, K. Labutti, M. G. Kaluzhnaya, S. Lim, D. A. Beck, T. Glavina Del Rio, M. Nolan, K. Mavromatis, M. Huntemann et al.: J. Bacteriol., 193, 375 (2011).
  22. 22) T. Kaneko, Y. Nakamura, S. Sato, K. Minamisawa, T. Uchiumi, S. Sasamoto, A. Watanabe, K. Idesawa, M. Iriguchi, K. Kawashima et al.: DNA Res., 9, 189 (2002).
  23. 23) N. Sudtachat, N. Ito, M. Itakura, S. Masuda, S. Eda, H. Mitsui, Y. Kawaharada & K. Minamisawa: Appl. Environ. Microbiol., 75, 5012 (2009).
  24. 24) A. Pol, K. Heijmans, H. R. Harhangi, D. Tedesco, M. S. Jetten & H. J. Op den Camp: Nature, 450, 874 (2007).
  25. 25) A. F. Khadem, A. S. Wieczorek, A. Pol, S. Vuilleumier, H. R. Harhangi, P. F. Dunfield, M. G. Kalyuzhnaya, J. C. Murrell, K. J. Francoijs, H. G. Stunnenberg et al.: J. Bacteriol., 194, 3729 (2012).
  26. 26) C. Mackenzie, M. Choudhary, F. W. Larimer, P. F. Predki, S. Stilwagen, J. P. Armitage, R. D. Barber, T. J. Donohue, J. P. Hosler, J. E. Newman et al.: Photosynth. Res., 70, 19 (2001).
  27. 27) J. T. Keltjens, A. Pol, J. Reimann & H. J. M. Op den Camp: Appl. Microbiol. Biotechnol., 98, 6163 (2014).
  28. 28) N. A. Fitriyanto, M. Fushimi, M. Matsunaga, A. Pertiwiningrum, T. Iwama & K. Kawai: J. Biosci. Bioeng., 111, 613 (2011).
  29. 29) A. Pol, T. R. Barends, A. Dietl, A. F. Khade, J. Eygensteyn, M. S. Jetten & H. J. Op den Camp: Environ. Microbiol., 16, 255 (2014).
  30. 30) J. A. Bogart, A. J. Lewis & E. J. Schelter: Chemistry, 21, 1743 (2015).
  31. 31) M. Nemecek-Marshall, R. C. MacDonald, J. J. Franzen, C. L. Wojciechowski & R. Fall: Plant Physiol., 108, 1359 (1995).
  32. 32) G. Tyler & T. Olsson: Biol. Trace Elem. Res., 106, 177 (2005).
  33. 33) X. Guo, Q. Zhou, T. Lu, M. Fang & X. Huang: Ann. Bot. (Lond.), 100, 1459 (2007).
  34. 34) N. A. Fitriyanto, M. Nakamura, S. Muto, K. Kato, T. Yabe, T. Iwama, K. Kawai & A. Pertiwiningrum: J. Biosci. Bioeng., 111, 146 (2011).
  35. 35) K. Kawai, G. Wang, S. Okamoto & K. Ochi: FEMS Microbiol. Lett., 274, 311 (2007).
  36. 36) K. Ochi, Y. Tanaka & S. Tojo: J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 41, 403 (2014).


本文はトップページからログインをして頂くと表示されます。