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アノード生体界面電子移動活性化分子の同定及びその遺伝子発現誘導機構に関する研究

阳极生物界面电子转移激活分子的鉴定及基因表达诱导机制研究

基本信息

批准号：
12J07550
负责人：
岡本章玄
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Tokyo University of Pharmacy and Life Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、申請者が発見した電流生成微生物Shewanellaにおけるシグナル分子を介した(2)シグナル分子による代謝活性化現象の極限微生物における普遍性検討を目的として研究を行った。(1)微生物のバイオフィルムから高濃度にシグナル分子を取りだす条件検討を進め、高濃度に濃縮する条件を見出した。これは、シグナル分子の単離、構造決定を行う上で最も重要な前処理であり、今後、シグナル分子構造決定、代謝活性化機(2)本課題で見出しているシグナル分子による微生物の代謝活性化機構の普遍性を検討する為に、まず極限環境において電流生成能を持つ微生物の探索を行った。具体的には、サンフランシスコ北部に位置するpH12の高アルカリ性サイトでOn-site電気化学システムを構築し、電極への電子移動能を有する微生物をエンリッチ、実験室において様々培養条件を検討した結果、電流生成菌の単離に成功した。この菌は、高アルカリ条件下で細胞外電子移動過程を行う初めての菌であり、本課題の目的に加えて、その生態やエネルギー獲得メカニズムは既に多くの研究者からの注目を集めている。今後は、シグナル分子による代謝活性化機構の有無を確認すると共に、この極限細菌の電子移動過程に関しても詳しく調べて行く予定である。以上の成果に加えて、課題研究を遂行する中で電流生成菌Shewanellaの電子移動機構に関して、当初の研究計画には無かった思いがけない重要な発見があった。Shewanellaは細胞膜表面のシトクロムを用いて電子移動を行い、その電子移動速度はフラビン小分子によって加速されることが知られていた。そして、その電子移動が加速するしくみは、溶解フラビン分子の自由拡散過程によるというのが該当分野の長年にわたる定説であったが、本研究ではシトクロム内特定部位にフラビン小分子が結合することで電子移動速度が大幅に加速されるということを初めて明らかにした。この成果は高く評価され、Proceedingsof National Aeademv of Seienees USA誌に受理された。

This research topic aims to conduct research on the universality of the current generating microorganism Shewanella, which the applicant has discovered to be an example of (2) the limit microorganism of metabolic activation phenomenon, which is an example of the current generating microorganism Shewanella. (1)Microorganisms are concentrated at high concentrations. The most important pre-treatment is to determine the molecular structure and metabolic activation mechanism in the future.(2) This topic is to discuss the universality of metabolic activation mechanism of microorganisms in the molecular structure and to explore the current generation ability of microorganisms in extreme environments. Specific results include the construction of On-site electrochemical system, the electron mobility of electrode, the investigation of culture conditions, and the successful isolation of current-generating bacteria. The aim of this study is to increase the number of researchers who have focused their attention on the process of extracellular electron movement under high temperature conditions. In the future, the presence or absence of metabolic activation mechanisms in the molecular cycle will be identified, and the electron movement process of these extreme bacteria will be regulated in detail. The above achievements are added to the research project. In the process of carrying out the research project, there are important findings related to the electronic mobility mechanism of current-generating bacteria Shewanella. Shewanella's cell membrane surface has been transformed into an electron transport system, and the electron transport speed has been transformed into an acceleration system. In this study, the electron movement speed was greatly accelerated by the combination of small molecules in specific parts of the molecule. The proceedings of the National Aedemv of Seienes USA were accepted.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Rate enhancement of bacterial extracellular electron transport involves bound flavin semiquinones

DOI：
10.1073/pnas.1220823110
发表时间：
2013-05-07
期刊：
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
影响因子：
11.1
作者：
Okamoto, Akihiro;Hashimoto, Kazuhito;Nakamura, Ryuhei
通讯作者：
Nakamura, Ryuhei

Mechanisms of long-distance extracellular electron transfer of metal-reducing bacteria mediated by nanocolloidal semiconductive iron oxides