抄録
ラン色細菌は、酸素発生型の光合成と平行してニトロゲナーゼの作用による窒素固定を行ない、その副産物として水素を持続的に生産できる。しかし、野性株の生産効率は低いため、水素生産性増大に向けた改良が必要である。われわれは、水素の再吸収活性を抑えるため、Anabaena PCC 7120から3種のヒドロゲナーゼ遺伝子破壊株ΔhupL、ΔhoxH、ΔhupL/ΔhoxHを作製し、そのうちのΔhupLは水素生産能力が野性株に比べて4-7倍増大することを明らかにした。ΔhupLの可視光から水素への最大エネルギー変換効率は、アルゴン気相下、励起光強度5-50 W/m2 (PAR)において約1.0-1.6％であったが、その最大活性は10時間程度しか持続しなかった。これは、窒素化合物の充足によってニトロゲナーゼ活性ならびに水素生産活性が低下したためだと考えられる。
高い水素生産活性を長時間持続させるため、ニトロゲナーゼ活性に影響を与える改変に取り組んだ。ニトロゲナーゼのMoFe7S9活性中心クラスターには、ホモクエン酸が配位している。ホモクエン酸はNifVにより合成され、Klebsiella pneumoniae nifV変異株のニトロゲナーゼでは、分子状窒素還元活性は減少するが、プロトン還元活性は変化しないと報告されている。そこで、Anabaena PCC 7120の野性株とΔhupLからnifV遺伝子破壊株を作製したので、その水素生産活性について報告する。
