微生物電極界面電子移動の理解と制御に基づくｉｎ－ｖｉｖｏ酵素反応速度測定法の開発

基于微生物电极界面电子传递的理解和控制开发体内酶反应速率测量方法

• 批准号: 17J02602
• 负责人: 徳納 吉秀
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J02602/
• 关键词: 細胞外電子移動; 酸化還元酵素; 鉄還元細菌; 光合成細菌; ヘムタンパク質; 微生物燃料電池; 外膜シトクロム; フラビン; 生物電気化学; 生細胞

ある種の微生物は細胞外膜にシトクロムタンパク質(OM c-Cyts)を局在化させることで、細胞外の電極との電子のやり取り(細胞外電子移動(EET))を可能とする。本研究は、精密電気化学測定によりEET菌内酵素の反応電子数を計測し、反応速度を測定するプラットフォームとなる技術を確立することを目的としており、本年度は光合成細菌を用いた計測を行った。しかし、前年度に試みたモデルEET菌(シュワネラ)の電気化学測定と異なり、数か月の試行錯誤を経てなお光合成細菌に起因する電気シグナルの検出には至らなかった。考察の結果、その原因は光合成細菌の電気化学測定の技術的な難度だと考えられた。そこでオーストラリアへと渡航し、光合成細菌の測定に関する知見を有しているクイーンズランド大学のStefano Freguia准教授のもとで実験を行った。その結果、光合成細菌を利用した電気化学測定系の確立に成功し、代謝と酵素反応速度に対応した電気シグナルを取得することができた。本結果は、モデルEET菌であるシュワネラのみならず、EET能を有する多彩な微生物に対して本酵素反応速度測定手法が利用できることを強く示唆するものである。以上の成果に関し、現在論文を執筆している。また、前年度の検討により、シュワネラ菌内のOM c-Cytsがヘムの空間配置を反映した極めて強い円偏光二色性シグナルを示すことが明らかになっている。本知見に基づきOM c-Cytsのシグナル強度を定量比較することで、外膜・細胞外固体との相互作用や電子の流れといった生体特異的な環境の変化によりOM c-Cytsの構造が柔軟に変化することが明らかになった。これらの内容はChemical Communications誌、Langmuir誌に原著論文として掲載され、いずれも雑誌カバーとして採択された。

The extracellular membrane (ECM), extracellular electron transfer (EET) and extracellular electron transfer (EET) may be involved in the treatment of extracellular electron transfer (ECM). In this study, precision electrochemistry was used to determine the number of reactive electrons of enzymes in EET bacteria, and the reverse speed measurement was used to determine the number of enzymes in bacteria. In the previous year, it was tested that EET bacteria were detected by electrochemistry, and the cause of the occurrence of photosynthetic bacteria was due to the emission of electricity from electrical equipment to environmental pollution. The results and causes of the investigation were investigated, and the electrochemical determination of photosynthetic bacteria by electrochemistry was studied. I was told that I would like to take a voyage, the photosynthetic bacteria test, and I would like to know that there is an associate professor of Stefano Freguia in the university. The results showed that the photosynthetic bacteria were confirmed to be successful by means of electrochemistry, and the enzyme reaction rate was determined by scanning electron microscopy. The results show that EET bacteria and EET can be used to determine the speed of this enzyme by using the method of measuring the speed of this enzyme. The above achievements have been reviewed, and we are now in the process of implementing the literature. In the previous year, the OM c-Cyts laboratory space configuration of bacteria in the previous year was used to reflect the intensity of polarization dichroism. In this paper, we know that there is a quantitative comparison of the strength of OM c-Cyts and extracellular solids in the outer membrane, the interaction of extracellular solids in the outer membrane, the interaction of the extracellular solids in the outer membrane, the interaction of the extracellular solids in the outer membrane, the interaction of the extracellular solids, the interaction of extracellular solids, the The content of the book is Chemical Communications, Langmuir is the original text, and the original text is the same as that of the original text.

项目成果

Electrochemical Detection of Deuterium Kinetic Isotope Effect on Extracellular Electron Transport in Shewanella oneidensis MR-1

• DOI: 10.3791/57584
• 发表时间: 2018-04-01
• 期刊: JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS
• 影响因子: 1.2
• 作者: Tokunou, Yoshihide;Hashimoto, Kazuhito;Okamoto, Akihiro
• 通讯作者: Okamoto, Akihiro

The University of Queensland(オーストラリア)

昆士兰大学（澳大利亚）

The China University of Geosciences(中国)

中国地质大学（中国）

Electron transport between microorganisms and electrodes kinetically controlled by coupled proton transport

微生物和电极之间的电子传输由耦合质子传输动力学控制

• 发表时间: 2017
• 作者: Shinya Furukawa;Jaewan Jeon;Kenichi Shimizu;岡本章玄
• 通讯作者: 岡本章玄

University of East Anglia(英国)

东安格利亚大学（英国）