研究概要

物質生産を目指した光合成微生物およびC1微生物の解析

光合成微生物は、植物と同じように光エネルギーを利用して、水と二酸化炭素（CO₂）から有機物を合成する能力をもった微生物のことを言います。また、C1微生物とは、メタン（CH₄）やメタノール（CH₃OH）など炭素数が１つの化合物（C１化合物）を唯一の炭素源として利用できる能力（メチロトロフィー）をもった微生物のことを言います。これらの微生物は、土壌や水圏、植物表面など私たちの身近に広く生息し、地球規模の炭素の循環に寄与しています。当研究室では、これらの微生物の能力を分子レベルで解析してその生態を理解し、将来の有用物質生産技術に利用することを目指しています。

私たちの活動は、産業活動においても、生命活動においても、高いエネルギーレベルの物質をエネルギーレベルの低い物質にまで分解する過程で生じるエネルギーを利用して成り立っています。また、自然世界の物質循環においては、有機物は好気条件下では二酸化炭素まで、嫌気条件下ではメタンガスまで分解されます。したがって、低いエネルギーレベルの二酸化炭素やメタンガスなどの温室効果ガスが地球表面に蓄積してしまい、地球温暖化問題となっているのです。

この問題を解決するためには、エネルギーレベルの低い物質を、エネルギーレベルの高い物質へと循環させる自然界の反応を促進する必要があります。それが、「光合成」であり、「メチロトロフィー」という微生物の能力なのです。このような能力をもつ微生物は、炭素数一つの化合物から無数の炭素からなる多糖、タンパク質、脂質などの生命活動に必要な高分子を合成することができます。また、微生物は非常に小さいため表面積が非常に大きく、高等植物に比べ光合成能が高いと言われています。「光合成」は光の当たらない暗所ではその能力を発揮できませんが、「メチロトロフィー」は光を利用せずとも無数に増殖してC1化合物からエネルギーレベルの高い物質を合成することができます。

当研究室では、「微生物による自然治癒力」を分子レベルで理解し産業的に効率よく利用することで、持続可能な物質生産技術の開発を目指しています。

最近の取り組み（2011年以降）