生化学周期表-アルミニウム

アルミニウムは地殻中に最も多く存在する金属ですが、通常は不溶性の酸化物やケイ酸塩に結合しています (Macdonald and Martin,1988). 環境の酸性化は可溶性アルミニウム(Al(III))のレベルを増加させる可能性があり、Al(III)は多くの生物に対して毒性があることが知られているため懸念されている(Williams、1999)。アルミニウムの生物学的役割は確認されていないが、アルミニウムはメタン生成アーキアのメタン生成における電子供与体として限定的に水素と置換できる(Belay andDaniels、1990)。 微生物とアルミニウムの相互作用に関する研究は、アルミニウム合金の腐食、材料からのアルミニウムの溶出、アルミニウムの蓄積、毒性および解毒に焦点が当てられている。

細菌や真菌が生成する有機および無機の酸は、さまざまな材料からアルミニウムを動員することができる。 微生物の増殖によるアルミニウム合金の腐食は、1960年代に航空機の燃料タンクで観察され(Iverson, 1987によるレビュー)、現在でも研究対象になっている(Yang et al, 1998)。研究者は、スポジュメンという鉱物(Karavaiko et al, 1980)、ボーキサイト鉱石からアルミナをアルカリ抽出した後に残る赤土廃棄物(Vachon et al, 1994)、焼却飛灰(Brombacher et al, 1998)および電子スクラップ(Brandl et al, 2000)から微生物を介したアルミニウム溶出を記録している。

リン酸塩は、アルミニウムと複合化したクエン酸を唯一の炭素源として成長したPseudomonas fluorescensのアルミニウム耐性のメカニズムに影響を与えることが示されている。 リン酸塩が豊富な培地では、P. fluorescens は部分的にホスファチジルエタノールアミンで構成される不溶性の細胞外残渣にアルミニウムを沈着させた (Appanna and St. Pierre, 1996)。 リン酸が制限されている場合、アルミニウムは可溶性の細胞外代謝物と複合化していることがわかった(Appanna and St. Pierre, 1994)。 鉄の濃度は、P. fluorescens がどのアルミニウム解毒機構を用いるかを決定することができる (Appanna and Hamel, 1996)。 また、細胞内のリン酸濃度はBradyrhizobiumjaponicumのアルミニウム毒性を調節することができる(Mukherjee and Asanuma, 1998)。

アルミニウムの結合と蓄積は、様々な微生物で報告されている。 Staphylococcus aureusの単離細胞壁はアルミニウムイオンを結合することが見出され(Bradleyand Parker, 1968)、Anabaena cylindricaは細胞壁中のリン酸塩顆粒にアルミニウムを蓄積することが見出された(Pettersson et al, 1985)。 Eschericia coliでは、細胞表面および細胞内へのアルミニウム蓄積が観察された(Guida et al, 1991)。 Bacillus megateriumでは鉄がなくてもヒドロキサメートシデロフォアを介してアルミニウムを取り込むことができる(Hu and Boyer, 1996)

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Appanna VD, St.Pierre M. Influence of phosphate on aluminum tolerance in Pseudomonas fluorescens.(アルミニウム耐性におけるリン酸の影響)。 FEMS Microbiol Lett.1994 Dec;124(3):327-32.

Appanna VD, St.Pierre M. Aluminum elicits exocellular phosphatidylethanolamine production in Pseudomonasfluorescens.アルミニウムはPseudomonasの細胞外ホスファチジルエタノールアミン産生を誘発する。 Appl Environ Microbiol. 5006>

Brombacher C, Bachofen R, Brandl H. Development of a laboratory-scale leaching plant for metal extraction from fly ash by Thiobacillus strains.1996年8月; 62(80):2778-82.

Brombacher C, Bachofen R, Brandl H. Development of a laboratory-scale leaching plant for metal extraction from fly ash by Thiobacillus strains. Appl Environ Microbiol. 1998 Apr;64(4):1237-41.

Iverson WP. 金属の微生物による腐食. また、このような環境下において、「環境調和型農業」を実現するために、「環境調和型農業」の実現に向けた取り組みが行われている。 Soil Biol Biochem. 1998 Oct;30(12):1511-16.

Pettersson A、Kunst L、Bergman B、Roomans GM.Pettersson A、Kunst L、Bergman B、Roomans GM. Anabaena cylindricaによるポリリン酸顆粒と細胞壁へのアルミニウムの蓄積:X線エネルギー分散型マイクロ分析による研究。 J Gen Microbiol. 1985;131:2545-48.

Rogers NJ, Carson KC, Glenn AR, Dilworth MJ, Hughes MN, Poole RK.による、アルミニウムの細胞壁への蓄積。 ヒドロキサメートシデロフォアであるビシバクチンによるRhizobium leguminosarum bv. viciaeへのアルミニウム毒性の緩和。 Biometals. 2001 Mar;14(1):59-66.

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