新たなCO₂固定経路予測ツール「AutoFixMark」で持続可能な未来へ

国立遺伝学研究所と製品評価技術基盤機構、さらには株式会社OKBPなどの共同研究グループが開発した「AutoFixMark」というソフトウェアが注目を集めています。このツールは、化学合成独立栄養細菌における二酸化炭素（CO₂）固定経路を高精度で予測することを目的としており、環境問題に対する新たな解決策を提供すると期待されています。

研究の背景

微生物は、様々な環境での生命の維持において重要な役割を果たしています。それに伴い、特に化学合成独立栄養細菌は、CO₂を固定化することにより、地球上の炭素循環に大きく寄与しています。これらの細菌が持つCO₂固定経路は多様であり、最も広く知られているのはカルビン・ベンソン回路（CBB回路）やその他6種類の経路です。しかし、これらの経路に関わる酵素は複数の系統に分かれており、その遺伝子情報を基に正確にどの経路が存在するかを見極めることは困難でした。

新たな予測ツールの開発が求められる中、既存の代謝経路予測ツールでは新しく発見されたCO₂固定経路の推定精度に限界があり、特に複雑な経路に対しては不適切でした。この課題に対処するために、「AutoFixMark」が開発されました。

AutoFixMarkの特長

「AutoFixMark」は、CO₂固定経路を特定するためのマーカー遺伝子を定義し、それに基づく予測ルールを構築しています。具体的には、15種の化学合成独立栄養細菌の遺伝子情報を解析し、マーカー酵素として機能する遺伝子を特定しました。これにより、既知の7つのCO₂固定経路の存在を自動的に判定できるプログラムが完成しました。

このツールはGitHubで公開されており、高品質なデータセットに基づいて設計されています。347株の細菌ゲノム情報を解析することで、「AutoFixMark」の性能を評価した結果、他のツールでは予測困難だった新しい経路に対しても高い精度を発揮することが確認されました。

環境への影響

「AutoFixMark」によるCO₂固定経路の予測は、環境保護に寄与する重要な一歩です。培養が難しい微生物のゲノムデータを分析することで、脱炭素社会に向けた新たな光明をもたらすことが期待されています。特に、CO₂を資源として利用できる微生物の特定は、持続可能なバイオテクノロジー研究の推進にもつながります。

この研究成果は、国際的な科学データ誌「Scientific Data」に掲載され、広く利用可能なリソースとして提供される予定です。GithubとZenodoにて全データが公開されるため、世界中の研究者は「AutoFixMark」を利用して、さらなる環境問題の解決に向けた研究を進めることができます。

今後の展望

この新しいツールは、今後の研究において重要な役割を果たすでしょう。環境中の独立栄養細菌の多様性を解明し、CO₂を利用した新たな有用物質の生産につながる可能性が広がっています。これによって、持続可能な未来を実現するための手がかりが提供されることを期待しています。今後の研究への貢献が期待される「AutoFixMark」の発展に、目が離せません。