酵素内ＰＣＥＴに着目したエネルギー触媒開発

专注于酶内PCET的能源催化剂开发

• 批准号: 14J10944
• 负责人: 石居 拓己
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J10944/
• 关键词: 鉄酸化化学独立細菌; 電気化学; CO2還元; エネルギー; 有機物生産

鉄酸化化学独立細菌を電気化学系の触媒として利用し、以下の研究成果を得た。（１）Fe3+/Fe2+存在下の電気化学CO2還元　　鉄イオンをメディエータとして含む条件で電気化学CO2還元を行った。その結果約１か月にわたって連続的に有機物生産がなされることを明らかにした。また、生産される有機物の一部がピルビン酸であることを明らかにした。（２）Fe3+/Fe2+不在条件の電気化学CO2還元　　　菌体を電極に直接接触させて電気化学CO2還元の応答を観測した。実験により、細胞代謝に由来する還元電流を観測した。本条件下で細胞増殖が観測されたことから、電流によってCO2還元が進行することが示された。また、電流が電極表面に接触している細胞数に比例したことから、短距離電子伝達によって電流が担われていることが明らかになった。さらに電流生成を担うタンパク質群について解析を行うために代謝阻害剤を用いた検討を行った。Antimycin,KCN,COによる電流阻害実験の結果、Fe2+代謝系のタンパク質群が機能することで電流が生成している可能性が高いことが示唆された。（３）中性鉄酸化細菌を用いた電気化学的CO2還元　　　　（１）（２）の検討はよく知られた鉄酸化化学独立細菌であるA.ferrooxidansを用いて実験検討を行った。これは極限細菌と呼ばれ、強酸性環境に生息する。一方自然界には中性環境で生息する中性鉄酸化化学独立細菌が存在する。酸性菌より小さなエネルギーを利用できる可能性があり、また自然界の生態系において重要な役割を担っている。中性鉄酸化化学独立細菌でも同様の電気化学的CO2還元が進行するかどうかを調べた。その結果酸性菌に比べて値は小さいものの、電気化学系によってCO2還元が進行することが示された。

The iron acidification chemical independent bacteria を the electrical chemistry <s:1> catalyst と て て utilizing the <s:1> and the following <s:1> research results を obtain た. (1) the presence of Fe3 + / Fe2 + の electric 気 chemical CO2 also yuan iron objects イ オ ン を メ デ ィ エ ー タ と し て む conditions で electric 気 chemical CO2 line also yuan を っ た. そ の results about 1 か month に わ た っ て even 続 に organic production が な さ れ る こ と を Ming ら か に し た. ま た, production さ れ る organic の a が ピ ル ビ ン acid で あ る こ と を Ming ら か に し た. (2) Fe3+/Fe2+ is not in direct contact with the を electrode に of the <s:1> electrochemical CO2 reducing bacteria under different conditions させて electrochemical CO2 reducing <s:1> 応 answer を観 measure た た. Experimental によ, cellular metabolism に is derived from する reducing current を観 to measure <s:1> た. で cells under this conditions raised colonization が 観 measuring さ れ た こ と か ら, current に よ っ て CO2 also yuan が す る こ と が shown さ れ た. ま た, current が に electrode surface contact し て い に る cell population proportion し た こ と か ら, short electronic 伝 に よ っ て current が bear わ れ て い る こ と が Ming ら か に な っ た. さ ら に current generated を bear う タ ン パ ク mass group に つ い て parsing line を う た め に metabolic resistance against tonic を い た 検 line for を っ た. Antimycin, kau, CO に よ る current resistance against be 験 の results, Fe2 + metabolism is の タ ン パ ク mass group が function す る こ と が で current generated し て い likely が る い こ と が in stopping さ れ た. (3) neutral iron objects を acidification bacteria with い た electric 気 chemical CO2 is yuan (1) (2) の beg は 検 よ く know ら れ た iron objects acidification chemical independent bacteria で あ る A.f errooxidans を with い て be 験 検 line for を っ た. <s:1> れ と limit bacteria と call ばれ and survive in a strongly acidic environment に する. In nature, there is a に で neutral environment で where neutral iron acidification chemical independent bacteria が exist する. Acid bacteria よ り small さ な エ ネ ル ギ ー を using で き る possibility が あ り, ま た の nature ecosystem に お い cut を bear っ て important な service て い る. Neutral iron acidification chemical independent bacteria で で are similar to the CO2 reduction が of electron chemistry for する う う を を adjustment べた. Acid bacteria に そ の results than べ て numerical は small さ い も の の, electricity 気 chemistry に よ っ て CO2 also yuan が す る こ と が shown さ れ た.