Characterization of conductive nanowire from Geobacteraceae

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発電菌Geobacter sulfurreducensは細胞外への電子伝達に電気伝導性ナノワイヤーを利用することが知られている。本株が生産する電気伝導性ナノワイヤーには複数種存在することが報告されている（PilA、OmcS、OmcE、OmcZそれぞれを基本単位とする）。本研究は、電極への高効率な電子伝達に必須であるOmcZで構成されるナノワイヤー（OmcZナノワイヤー）について、電極への相互作用に必要な構造的特徴を明らかにすること、および、OmcZナノワイヤー形成に必須な因子を明らかにすることを目的とする。OmcZは翻訳後、OmcZLがプロテアーゼOzpAにより切断されてOmcZSとなることが知られており、OmcZナノワイヤーの構成単位はOmcZSである。まず、Hisタグを付加したOmcZLをG. sulfurreducens ozpA破壊株の菌体内で発現させ、OmcZLを大量精製した。また、OmcZSについてもOmcZ過剰発現株からOmcZSを界面活性剤抽出により大量精製した。次に、pETシステムによってOzpAを生産する大腸菌を作製し、その粗酵素抽出液とOmcZLを反応させるだけでOmcZナノワイヤーが構成されるかどうか検証した。G. sulfurreducens菌体を用いて透過型電子顕微鏡でナノワイヤーが観察できる条件を明らかにし、同条件において、OzpAで反応させたOmcZLを透過型顕微鏡による観察をおこなったが、ナノワイヤーらしき構造物は確認できなかった。一方、精製したOmcZSについても透過型顕微鏡による観察を行ったところ、ナノワイヤーのような繊維状の構造物は確認されず、球状の構造物の集合体が観察された。本結果から、OmcZナノワイヤーの正常な形成には、OmcZSの集合によって自己組織化しない可能性が示唆された。