Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

海洋物質循環 / プロリン / コロイド粒子 / アミノ酸 / 海洋微生物 / 微生物群集 / 海洋 / 物質循環 / 細菌 / 微生物 / 有機物 / サブミクロン粒子

アミノ酸は重要な生体構成成分であり、海洋物質循環において重要な役割を果たしている。これまで海洋環境中のアミノ酸動態については多くの研究がなされてきたが、たんぱく質を構成する２０種類のアミノ酸のうち唯一の環状２級アミンであるプロリンは、分析方法上の制約から、その分布や変動についての知見が限られてきた。本研究では、この方法的な制約を克服し、海洋試料のアミノ酸組成を、プロリンを含めて高感度に分析する手法を確立した。この手法を用い、海洋有機物のプロリン含有量の変動を明らかにするとともに、これまで未知であった、高プロリン含有成分の動態の影響要因の解明を大きく前進させた。

従来用いられてきた誘導化法とは異なる原理に基づく分析手法を確立し、これを海洋試料に適用することで、これまで見逃されてきたプロリン動態を解析する為の技術的基盤を提供した。この方法が確立したことで、今後、海洋試料のアミノ酸動態の研究が高度化することが期待される。また、この手法を用い、これまで情報の乏しかったサブミクロンサイズ画分の海洋有機物のプロリン含有量とその変動を明らかにするなど、海洋物質循環の理解の深化に結び付く、重要な新知見を得ることができた。

海洋 / 溶存有機物 / 細菌 / タンパク質 / 炭素低環 / 加水分解酵素 / 温室効果 / 分解 / 炭素循環 / 微生物 / アミノ酸 / 細胞外酵素

海洋中の溶存有機物は、陸上植生、土壌有機物と並んで、地球上の3大有機炭素リザバ-のひとつの数えられている。その変動は、グローバルな炭素フラックス、さらには、大気中最大の温室効果気体である二酸化炭素の年-100年スケールでの変動にも影響を及ぼしうる.本研究の目的は、海洋における溶存有機物の蓄積メカニズムを、微生物生態学と地球化学を融合させた学際的なアプローチを用いて実験的に解明することである。生体ポリマーとして最も重要な成分である、タンパク質を材料とし、海水中における、膜、可溶性タンパク質の分解過程に関する実験的な解析を行った。新たに開発した2重標識トレーサー法を用いて、微生物分解速度定数の違いを求めたけった、膜タンパク質の分解速度定数を溶存タンパク質のそれに比した著しく低いことが始めて実験的に証明された。また、膜の除去により、タンパク質の分解速度定数が高まることも示された。これらの結果は、膜・壁成分による立体障壁が、海水中のタンパク質の保存機構として重要であることを強く示唆している。また、近年、地球化学的な観測により見出された。海水中に膜たん白質が多量に蓄積しているという現象もよく説明できると考えられる。さらに、分解の時間変化の解析から、膜一タンパク複合体を破壊するために、海洋細菌が多様な加水分解酵素を合成することも示された。以上の知見は、海洋における溶存有機物の変動をモデル化するうえで重要な意義を有する。

【研究分担者】
横川太一	国立研究開発法人海洋研究開発機構	超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム)	研究員	(Kakenデータベース)
高巣裕之	長崎大学	水産・環境科学総合研究科(環境)	助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
小川浩史	東京大学	海洋研究所	助手	(Kakenデータベース)
小池勲夫	東京大学	海洋研究所	教授	(Kakenデータベース)