炭素の循環と微生物の機能

既存の固定系の種類と特徴

糖代謝を基盤:カルビンベンソンサイクル 無機化合物代謝を基盤:アセチル-CoA経路 有機酸代謝を基盤: Reductive TCA cycle Dicarboxylate/4-Hydroxybutyrate cycle 3-Hydroxypropionate/4-Hydroxybutyrate cycle 3-Hydroxypropionate cycle

耐酸素性：高

耐酸素性：低

Reductive TCA cycle

ＰＯＲ

ＯＧＯＲ

耐酸素性：低

Dicarboxylate/4-Hydroxybutyrate cycle

Similar to rTCA cycle

Similar to 3-HP/4-HB

cycle

PNAS 105, 7851 (2008)

2CO2 + CoA →Acetyl-CoA 3ATP + 8[H]

ＰＯＲ 耐酸素性：低

3-Hydroxypropionate/4-Hydroxybutyrate cycle

Similar to 3-HP cycle Similar to

DC/4-HB cycle

2CO2 + CoA →Acetyl-CoA 4ATP + 8[H]

Science 318, 1782 (2007)

耐酸素性：高

PNAS 106, 21317 (2009)

3-Hydroxypropionate cycle

Bifunctional

耐酸素性：高

PNAS 106, 21317 (2009)

Bifunctional

Trifunctional

Trifunctional

アセチルCoA

マロニルCoA

マロン酸セミアルデヒド

3-ヒドロキシプロピオン酸 3-ヒドロキシプロピオニルCoA

アクリロイルCoA

プロピオニルCoA

3-Hydroxypropionateサイクル

アセチルCoAから プロピオニルCoA

まで

J. Exp. Bot. 63,

2342 (2012)

The shortest possible carbon fixation cycle

PNAS 107, 8889 (2010)

ＯＧＯＲ

2CO2 → Glyoxylate (ATP + 4[H])

耐酸素性：低

C4-Glyoxylate cycle (I)

PNAS 107, 8889 (2010)

2CO2 → Glyoxylate (3ATP + 4[H])

耐酸素性：高

C4-Glyoxylate cycle (IＩ)

PNAS 107, 8889 (2010)

2CO2 → Glyoxylate (3ATP + 4[H])

耐酸素性：高

○ Hydrogenobacter thermophilus ○ 70℃で生育するバクテリア（グラム陰性菌） ○ Chemolithoautotroph エネルギー源：H2, チオ硫酸 最終電子受容体：O2(40%まで), NO3

-, Fe3+, S 炭素源：CO2（絶対独立栄養性）

○ 特異な代謝系・菌体構成成分 メチオナキノン アミノリン脂質 還元的TCAサイクル 窒素代謝 ○ 進化系統的特徴 古い起源 (16S rRNA遺伝子による系統解析) ○ ゲノム情報

好熱性水素細菌

古細菌から見て，一番最初に分岐する細菌は Aquificales グループである

絶対独立栄養性の分子基盤 No Pyruvate kinase!

No Phosphofructokinase!

Reductive TCA cycle

ＰＯＲ

ＯＧＯＲ

耐酸素性：低

POR (OGOR) 反応

PORの炭酸固定反応 (1/2)

Fｄ１

Fd２

Minus Acetyl-CoA

Minus Acetyl-CoA

Complete

Complete

Minus CoA

Minus CO2

FEBS J. 277, 501-510 (2010)

PORの炭酸固定反応 (2/2)

炭酸固定方向 脱炭酸方向

Fd1 ０．２３ ０．５５

Fd2 ０．１９ ０．４３

（U/mg protein）

FEBS J. 277, 501-510 (2010)

EPRスペクトル解析

As purified

+ Dithionite

+ Pyruvate

+ Pyruvate + CoA

+ Fd1 + OGOR + 2-OG + CoA

+ Fd1 + OGOR + 2-OG + CoA

+ Acetyl-CoA

FEBS J. 277, 501 (2010)

POR推定反応機構

FEBS J. 277, 501 (2010)

OGOR炭酸固定反応 (1/2)

OGOR炭酸固定反応 (2/2)

KORでの測定例

Complete

Minus KOR

Extremophiles 14, 79-85 (2010)

Western

blotting

2 4 3 6 4 8 7 2 2 4 3 6 4 8 7 2

a

b

2 4 3 6 4 8 7 2 2 4 3 6 4 8 7 2 (hr)

g d

a

b Porg

A B

kor

2-subunit-type

OGOR (KOR)

D A G E B

for

5-subunit-type

OGOR (FOR)

Aerobic Anaerobic Aerobic Anaerobic

FOR is expressed only under aerobic condition. KOR is expressed under both aerobic and anaerobic conditions.

BBRC, 312, 1297-1302 (2003)

OGOR expression

CO2-dependent expression of the two OGOR genes

Tiling array signal

A B

kor D A G E B

for

CO2 (15%)

CO2 (0.25%)

Expression of the kor genes is regulated by CO2.

フマル酸還元酵素

フマル酸還元酵素のサブユニット数が多いこと、さらにはモチーフが多いことは、生物が、とにかくフマル酸を代謝しよう、と喘いでいた歴史を刻んでいるのでは！？

窒素代謝

GOGAT

NH3

Gln Glu

Glu

GS NO3- NO2

- NAS NIR

CO2

Oxaloacetate

Citryl-CoA

Citrate

Succinyl-CoA

Oxalosuccinate

Isocitrate

2-Oxoglutarate

Succinate

Fumarate

Malate

Pyruvate

Acetyl-CoA

Gluco-

neogenesis

CO2

CO2

CO2

Fdred

Fdox

Fdred

Fdox Fdred Fdox

?

Amino acids OGOR

POR

Carbon assimilation Nitrogen assimilation

?

硝酸呼吸が可能・GS-GOGAT系が機能 硝酸取り込みは？

1 kb nirB nasB

H. thermophilus

genome nasA (nitrate/nitrite transporter)

NO3-

NO2- NH4

+ 2e-

NAS

6e-

NIR (Nitrate reductase) (Nitrite reductase)

Nitrogen assimilation ～Enzymes & Reductants～

Purification & characterization of NAS

・Ferredoxin is utilized as a reductant. ・NAD(P)H is not utilized as a reductant. ・N-terminal amino acid sequencing revealed NAS is a translation product of nasB.

Physiological role of NAS

NAS is essential for NO3-

assimilation under aerobic condition.

NAS is not involved in nitrate respiration.

NAS disruptant

○ Hydrogenobacter thermophilus ○ 70℃で生育するバクテリア（グラム陰性菌） ○ Chemolithoautotroph エネルギー源：H2, チオ硫酸 最終電子受容体：O2(40%まで), NO3

-, Fe3+, S 炭素源：CO2（絶対独立栄養性）

○ 特異な代謝系・菌体構成成分 還元的TCAサイクル 窒素代謝 メチオナキノン アミノリン脂質 ○ 進化系統的特徴 古い起源 (16S rRNA遺伝子による系統解析) ○ ゲノム情報

好熱性水素細菌

炭酸固定(還元的TCA cycle) [活性]酸素防御システムなど

電子供与体

還元力：e-

呼吸

Hydrogenobacter thermophilus TK-6

エネルギー代謝

・伊豆の峰温泉から単離 ・好熱性 (生育至適温度：70 ℃) ・好気的に生育可能 (40%O2) ・絶対独立栄養性 電子供与体：水素、チオ硫酸 電子受容体：酸素、硝酸 炭素源：二酸化炭素

H. thermophilus TK-6 のヒドロゲナーゼ

Expression level Localization Mutant Characteristics

Hox 高発現 膜近傍のCytoplasm

15%以上の酸素濃度で 生育不能

Hup1 高発現 膜結合 嫌気条件で生育遅い

Hup2 低発現 Cytoplasm －

Hyn 低発現 膜結合 微好気条件で生育遅い

Hox

Hup2

Hup1 Hyn 推定局在性 Periplasm

Cytoplasm

H2 2H+

還元力：2e-

Hydrogenase

方法

• 経時的にOD測定、気体を20 mLサンプリング

• ガスクロマトグラフィーによって、H2, O2 の消費を追跡 (カラム： Molecular Sieve 5A)

100 ml vialを使用

培地(10 ml)

＋菌体

(OD540=0.1)

気相

H2, CO2, O2, N2

70ºC

菌体 O2 CO2 H2 N2

WT 5 15 65 15

10 10

15 5

Δhox 10 10 単位： % (v/ v)

気相条件

WT 5 %O2 におけるガス消費

0

1

2

3

4

5

0.1

1

0 2 4 6 8 10％

OD

54

0 n

m

Time (hour)

OD

O2

0

10

20

30

40

50

60

0.1

1

0 2 4 6 8 10

％

OD

54

0 n

m

Time (hour)

OD

H2

酸素消費 水素消費

(5%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.41

WT 10 %O2 におけるガス消費

0

2

4

6

8

10

0.1

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16

％

OD

54

0n

m

Time (hour)

OD540

O2 ％

0

10

20

30

40

50

60

0.1

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16

％

OD

54

0n

m

Time (hour)

OD540

H2 ％

酸素消費 水素消費

(5%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.41 (10%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.27

WT 15 %O2 におけるガス消費

0

5

10

15

0.1

1

0 4 8 12 16 20

%

OD

54

0n

m

Time (hour)

OD540

O2 ％

0

10

20

30

40

50

60

0.1

1

0 4 8 12 16 20

%

OD

54

0n

m

Time (hour)

OD540

H2 ％

酸素消費 水素消費

(5%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.41 (10%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.27 (15%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.20

酸化ストレスへの、エネルギー(水素) 代謝による対応

ガス消費まとめ (1/2)

炭酸固定(還元的TCA cycle) [活性]酸素防御システムなど

水素

還元力：e-

酸素

エネルギー代謝

(5%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.41 (10%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.27 (15%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.20

酸化ストレスへの、 エネルギー(水素)代謝

による対応

ガス消費まとめ (2/2)

初期酸素濃度が高いほど、ガス消費量あたりの菌体量が小さい 還元的TCA cycle を機能させるため、酸素濃度を下げる働き？

ＯＤ／酸素消費量

ＯＤ／水素消費量

５％ 0.18 0.072

１０％ 0.16 0.042

１５％ 0.13 0.025

Δhox 10 %O2 におけるガス消費

0

2

4

6

8

10

0.1

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16%

OD

54

0n

m

Time (hour)

OD540

O2%

0

10

20

30

40

50

60

0.1

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16

%

OD

54

0n

m

Time (hour)

OD540

H2%

酸素消費 水素消費

(5%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.37 (10%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.27 (15%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.20

(10%)消費酸素/消費水素 ≒ 0.15

Δhoxは、ＷＴより高い酸素ストレスに曝されている？

Δhox は最終ＯＤ値が高い

0.1

1

0 4 8 12 16

OD

54

0n

m

Time (hour)

Δhox

WT

最終OD

WT : 1.47

Δhox : 1.86 約20％差

ＯＤ／酸素消費量

ＯＤ／水素消費量

ＷＴ 0.16 0.042

Δhox 0.23 0.036

酸素消費量あたりのＯＤ値は、激増（効率的なエネルギー代謝） 水素消費量あたりのOD値の低さは、酸素ストレスと関連？

Hox は膜結合型ヒドロゲナーゼに比べて エネルギー生産効率が20%低い

4H+ 2H+

H2

1/2O2+2H+ H2O

4H+ 2H+

2H+ H2

1/2O2+2H+ H2O

計 8H+ 計 10H+

＜Hox＞ ＜膜結合型ヒドロゲナーゼ＞

Cytc

Q bc1

Cox

2H+ 分少ない

Hox

ATPase

2H+

H2１分子から作られるプロトングラジエントの理論値

2H+ 2H+

炭酸固定(還元的TCA cycle) [活性]酸素防御システムなど

電子供与体

還元力：e-

呼吸

Hydrogenobacter thermophilus TK-6

エネルギー代謝

・伊豆の峰温泉から単離 ・好熱性 (生育至適温度：70 ℃) ・好気的に生育可能 (40%O2) ・絶対独立栄養性 電子供与体：水素、チオ硫酸 電子受容体：酸素、硝酸 炭素源：二酸化炭素

電子供与体 水素 、チオ硫酸

還元力 還元的

TCA回路

炭素源 CO2

電子受容体 酸素、硝酸

呼吸

電子獲得系

活性酸素種

酸化ストレス

防御機構

解毒化

Fd

NADH

ATP

H. thermophilus中の電子の流れ

活性酸素種除去システム

活性酸素種除去システム

Superoxide dismutase: 2O2- + 2H+ → H2O2 +O2

Superoxide reductase : Rubredoxinred + O2- + 2H+ = Rubredoxinox + H2O2

Catalase: 2H2O2 → 2 H2O + O2

Peroxidase: ROOR' + 2e- + 2H+ → ROH + R'OH

Reactive oxygen species detoxification systems

Superoxide dismutase [2O2- + 2H+ → H2O2 + O2]

Superoxide dismutase A | sodA

Superoxide dismutase C | sodC

Peroxidase [R-OOH + 2e-→ R-OH + H2O]

Cytochrome c peroxidase | ccpR

Thiol peroxidase | tpx

Bacterioferritin comigratory protein | bcp

Alkyl hydroperoxide reductase | ahpC

Rubrerythrin-like protein | hth1222

○

○

○

○

○

○

×

In Aquifex aeolicus Comparison

Ferritin-like Rubredoxin-like

4helix surrounding 2Fe 4Cys-1Fe

4helix surrounding 2Fe

Rubrerythrin (Rbr)

Hth1222

Peroxidase

Unknown

O2-sensitive

Distribution of Rbr-like proteins

Phylogenetic tree

0.1

Actinobacteria

Proteobacteria

Aquificae

Hth

Single-domain

→Aerobes

Two-domain

→Anaerobes

Thermoprotei

Hth1222 is a key for the defense system?

Physiology of hth1222 gene defect mutant

Growth profiles

OD

54

0 n

m

0 10 20 0 10 20 0 4 12 8 Time [h] Time [h] Time [h]

0.1

1.0

1.5

0.05

0.1

0.4

0.1

1.0

2.0

● WT ○ Mutant

0% O2 2% O2 10% O2

Anaerobic Aerobic Microaerobic

Unable to grow aerobically

→Essential under aerobic conditions

Sato et al., 2012, PLoS ONE

0.0

0.1

0.2

0.3

300 400 500 600 700

0.0

0.1

0.2

0.3

300 400 500 600 700

0.0

0.1

0.2

0.3

300 400 500 600 700

0.0

0.1

0.2

0.3

300 400 500 600 700

0.0

0.1

0.2

0.3

300 400 500 600 700

Characterization of purified protein

Spectra analyses

1. Oxidized spectrum

2. Dithionite (Reduced) 1. Oxidized

2. +NADPH

3. +FNR

(Reduced)

4. +H2O2

(Reoxidized)

Wavelength [nm]

Absorb

ance

Wavelength [nm]

Absorb

ance

• Ferredoxin:NADPH oxidoreductase (FNR) can reduce Hth1222

• Reduced spectrum was reoxidized by H2O2→Hth1222 may function as a peroxidase

FNR was reported to reduce Rbr

Sato et al., 2012, PLoS ONE

Superoxide dismutase (超酸化物不均化酵素)

Superoxide dismutase A | sodA

Superoxide dismutase C | sodC

Peroxidase (過酸化物還元酵素)

Cytochrome c peroxidase | ccpR

Thiol peroxidase | tpx

Bacterioferritin comigratory protein | bcp

Alkyl hydroperoxide reductase | ahpC

Rubrerythrin-like protein | hth1222

○

○

○

○

○

○

×

In Aquifex aeolicus 酸素感受性の近縁種

他の酸化ストレス防御機構は？

In H. thermophilus

他の微生物のBCP

分子内に1～3つのCys

H. thermophilus TK-6のBCP

分子内に４つのCys

Bacterioferritin comigratory protein (BCP)

本菌のBCPの反応機構は？

過酸化物還元酵素として機能

• 2つのCysが活性中心

Cys-SH HS-Cys ⇄ Cys-S-S-Cys

(還元型) (酸化型)

• Thioredoxin (Trx)/Trx reductaseが電子供給

H. thermophilus TK-6のBCP

本菌BCPはCys12, Cys26, Cys48, Cys53を持つ これまでの研究より

・本菌BCPは単量体で機能し，活性中心がCys48のみであること ・活性に関与しないCys12とCys26がS-S結合を作ること が明らかにされている。

0

10

20

30

40

WT C12A C26A C48A C53A

Specific

activity (

U/m

g)

Y. Sato (2013) Energy Metabolisms of Hydrogenobacter thermophilus

22

31

14

kDa

還元

酸化

WT 12 26 48 53

活性中心でないCys12とCys26

が分子内S-S結合を形成 Cys48のみ活性に必須

Cys12

Cys26 Cys48

Cys53

実験手法

ジスルフィド結合を形成するCysを特定するため、ROSの一種であるH2O2の添加によって酸化状態にしたBCPを酵素処理によって複数の断片に分け、MALDI-TOF/MSによって酸化還元に伴う質量変化を測定した。

① H2O2（ROSの一種）添加によりS-S結合を形成

② トリプシンによる酵素処理でＢＣＰを複数の断片に分離

③ MALDI-TOF-MSによって酸化還元に伴う質量変化を測定

Cys-SH

Cys-SH 2H

Cys-

Cys- 還元型 酸化型

Ｈ２Ｏ２

S

S

MLKEGDKAPEFCLEGIDEDGKEGRFCLR

DFLGKPLILYFYPKDDTPGCTQEACDFRD

SMSR…

ＢＣＰ

Cys-SH

Cys-SH

還元型 Cys-

Cys- 酸化型

S

S 断片

断片

断片の質量が 還元型より-2 Da

2H (2 Da)

質量変化を測定することでS-S結合の位置を特定

H. thermophilus TK-6のBCP

本菌BCPはCys12, Cys26, Cys48, Cys53を持つ これまでの研究より

・本菌BCPは単量体で機能し，活性中心がCys48のみであること ・活性に関与しないCys12とCys26がS-S結合を作ること が明らかにされている。

0

10

20

30

40

WT C12A C26A C48A C53A

Specific

activity (

U/m

g)

Y. Sato (2013) Energy Metabolisms of Hydrogenobacter thermophilus

22

31

14

kDa

還元

酸化

WT 12 26 48 53

活性中心でないCys12とCys26

が分子内S-S結合を形成 Cys48のみ活性に必須

CPSH

H2O2 H2O

CPSOH

1st step

N

C

N

C

2nd step①

分子内

S-S結合

CPSOH N

C

CRSH

+

H2O

CPS N

C

CRS

BCP

Peroxiredoxin (BCP)の反応機構

CRSH CRSH

2nd step②

分子間

S-S結合

CPSOH N

C N

C HSCR + CPS N

C N

C SCR

H2O CRSH CRSH

HSCP HSCP

BCPの反応機構

BCPの反応機構

C53AはCys48同士の分子間S-S結合を形成

WTはCys-48, Cys-53間においても分子内ジスルフィド結合を形成

H2O2

Cys-48-SH

Cys-53-SH

HS-Cys-12

HS-Cys-26

Cys-48-S

Cys-53-S

S-Cys-12

S-Cys-26

野性株はCys48, Cys53間で分子内S-S結合を形成

H2O2

Cys-48-SH

Cys-53-SH

Cys-48-S

Cys-53-S

Cys48-SH

Ala53

H2O2

Cys48-S

Ala53

S-Cys48

Ala53

H. thermophilus TK-6のBCP

本菌BCPはCys12, Cys26, Cys48, Cys53を持つ これまでの研究より

・本菌BCPは単量体で機能し，活性中心がCys48のみであること ・活性に関与しないCys12とCys26がS-S結合を作ること が明らかにされている。

0

10

20

30

40

WT C12A C26A C48A C53A

Specific

activity (

U/m

g)

Y. Sato (2013) Energy Metabolisms of Hydrogenobacter thermophilus

22

31

14

kDa

還元

酸化

WT 12 26 48 53

活性中心でないCys12とCys26

が分子内S-S結合を形成 Cys48のみ活性に必須

CO2

Oxaloacetate

Citryl-CoA

Citrate

Succinyl-CoA

Oxalosuccinate

Isocitrate

2-Oxoglutarate

Succinate

Fumarate

Malate

Pyruvate

Acetyl-CoA

Gluco- neogenesis

CO2

CO2

CO2

炭酸固定

炭酸固定

炭酸固定

炭酸固定

2電子還元

2電子還元

脱水

2電子還元

脱水 CoA付加

CoA付加

開裂

rTCAサイクルのモジュール連続性

TPP

TPP

ビオチン

ビオチン

Fe-S

Fe-S

モジュール

水添加

Acetyl-CoA

Pyruvate

Oxaloacetate

Malate

Fumarate

Succinate

つまり、こんな考え・・・・・

炭酸固定

炭酸固定

2電子還元

2電子還元

脱水

Citrate cis-Aconitate

Isocitrate

2-Oxoglutarate

Succinyl-CoA

炭酸固定

炭酸固定

Oxalosuccinate

2電子還元

脱水

水添加

(1) 左側の代謝系が機能 (2) コハク酸はそのままではそれ

以上反応が進行しないのでCoAが動員され、Succinyl-CoA が生成

(3) cis-アコニット酸まで反応進行

(4) 酵素が二機能性を有していたため、クエン酸が生成

(5) クエン酸はそのままでは反応が進行しないのでCoAが動員され、Citryl-CoAができる

(6) Citryl-CoA lyaseが機能し始め、回路が完結する

Citryl-CoA

Acetyl-CoA +

Oxaloacetate

イソクエン酸：６％

cis-アコニット酸：３％

クエン酸：９１％

アコニターゼが関わる分子

H2O

H2O

アコニターゼがクエン酸を（効率よく）生成するため、 フマル酸還元酵素と類縁な 酵素がcis-アコニット酸に 対して機能することなく反応が進んだ。クエン酸がエネルギー的に安定なこともこの 事柄を支持している。

フマラーゼが関わる分子

リンゴ酸：７５％ フマル酸：２５％

H2O

フマル酸の分子対称性がフマル酸還元酵素を産んだ

フマル酸還元酵素

フマル酸還元酵素のサブユニット数が多いこと、さらにはモチーフが多いことは、生物が、とにかくフマル酸を代謝しよう、と喘いでいた歴史を刻んでいるのでは！？

Parallel, but moderately identical only in CO2 fixation reaction

Enzymes Cofactors Enzymes Cofactors Identity (%)

Pyruvate: ferredoxin oxidoreductase

TPP Ferredoxin

2-Oxoglutarate: ferredoxin oxidoreductase

TPP Ferredoxin

POR-FOR: 45-58 POR(B)-KOR(B): 19

Pyruvate carboxylase

Biotin ATP

2-Oxoglutarate carboxylase

Biotin ATP

Large subunit: 44 Small subunit: 55

Malate dehydrogenase

NADH Oxalosuccinate reductase

NADH 10

Fumarase Fe-S Aconitase Fe-S α: 7 β: 5

Fumarate reductase

NADH

Succinyl-CoA synthetase

ATP Citryl-CoA synthetase

ATP CcsA-SucC: 26 CcsB-SucD: 33

Citryl-CoA lyase

Acetyl-CoA

Pyruvate

Oxaloacetate

Malate

Fumarate

Succinate

Isocitrate

2-Oxoglutarate

Succinyl-CoA

Glyoxylate

サイクル形成前？

Sulfolobus, Pyrobaculumで見出される

進化系統的に古い微生物には見当たらない

グリオキシル酸 (CHO-COOH)

C1代謝から見ると： 3HPサイクルの中間代謝物質 メチロトローフ、セリン経路の中間代謝物質

C2代謝から見ると： グリオキシル酸経路の中間代謝物質 グリオキシル酸カルボリガーゼの基質 （C2代謝とC3代謝を結ぶ） しかし、アセチル-CoAとは異なり二酸化炭素からの生合成系は存在しない・・もともと存在していた？

Acetyl-CoA

Pyruvate

Oxaloacetate

Malate

Fumarate

Succinate

Isocitrate

2-Oxoglutarate

Succinyl-CoA

Glyoxylate

サイクル形成前？

Sulfolobus, Pyrobaculumで見出される

Acetyl-CoA

炭酸固定

Pyruvate

Oxaloacetate

Malate

Fumarate

Succinate

炭酸固定

2電子還元

2電子還元

脱水

Metylmalonyl-CoA

Propanoyl-CoA

Acryloyl-CoA

Lactate

Succinyl-CoA

炭酸固定

CoA添加

Lactoyl-CoA

脱水

異性化

2電子還元

2電子還元

CoA添加

選択されなかった代謝系

e-バイオ

e-バイオ (Electron-oriented Biotechnology for

Energy and Ecology)

生物のエネルギー代謝の中枢ともいえる電子の 流れに着目する。電子の流れの解析を中心として，生物中の電子の流れの制御，電子の生物 (群 ) への供給，生物 (群) からの引き抜き，などにより， 炭素循環をベースとした有用物質生産に資する 全く新たな反応場の創生を目指す