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Research on the regulation of electrochemically active biofilms

Research Project

Project/Area Number 21H02111
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 38020:Applied microbiology-related
Research InstitutionTokyo University of Pharmacy and Life Science

Principal Investigator

Kouzuma Atsushi  東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (20634471)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Keywords微生物電気化学 / バイオフィルム / 細胞外電子伝達 / 発現制御 / 微生物電気合成 / Shewanella / 微生物電気化学システム / 電気化学活性細菌
Outline of Research at the Start

本研究では、微生物電気化学システムの効率向上において鍵となる電気化学活性バイオフィルム(EABF)の形成と活性を制御するための手法を確立することを目的とする。これまでに、申請者はEABのモデルであるShewanella oneidensis MR-1株において、EABFの制御に重要な細胞内シグナル物質(c-di-GMPおよびcAMP)を同定しているが、これらの物質が関与するシグナル伝達系は十分に解明されていない。そこで本研究では、MR-1株におけるc-di-GMPとcAMPのシグナル伝達系を同定し、EABFの制御機構を明らかにするとともに、これらのシグナルを利用してEABFの高機能化を目指す。

Outline of Final Research Achievements

This study established the scientific and technological foundation for controlling the formation and activity of electrochemically active biofilms (EABFs), which are key to improving the performance of bioelectrochemical systems. Specifically, the research identified a novel transcription factor involved in the signal transduction system that activates EABF formation in Shewanella oneidensis MR-1 and developed a technique to promote EABF formation by activating this signal transduction system in an electrode potential-dependent manner.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では電気化学活性細菌に特有と考えられる環境認識・応答メカニズムの一端を明らかにし、さらにそのメカニズムを応用したバイオフィルム制御技術を開発した。これらの成果は微生物における未知の生理機能と生存戦略の解明につながるだけでなく、産業利用上重要な微生物電気化学プロセスの高効率化にも寄与するものであり、学術的、社会的に意義あるものといえる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Supplementation with Amino Acid Sources Facilitates Fermentative Growth of Shewanella oneidensis MR-1 in Defined Media2023

    • Author(s)
      Ikeda Sota、Tomita Keisuke、Nakagawa Gen、Kouzuma Atsushi、Watanabe Kazuya
    • Journal Title

      Applied and Environmental Microbiology

      Volume: 89 Issue: 7

    • DOI

      10.1128/aem.00868-23

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrogenetic control of gene expression in Shewanella oneidensis MR-1 using Arc-dependent transcriptional promoters2023

    • Author(s)
      Tomita Keisuke、Hirose Atsumi、Tanaka Yugo、Kouzuma Atsushi、Watanabe Kazuya
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 136 Issue: 1 Pages: 28-34

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2023.05.001

    • Related Report
      2023 Annual Research Report 2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Towards Application of Electro-Fermentation for the Production of Value-Added Chemicals From Biomass Feedstocks2022

    • Author(s)
      Yamada Shohei、Takamatsu Yuki、Ikeda Sota、Kouzuma Atsushi、Watanabe Kazuya
    • Journal Title

      Frontiers in Chemistry

      Volume: 9

    • DOI

      10.3389/fchem.2021.805597

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular mechanisms regulating the catabolic and electrochemical activities of <i>Shewanella oneidensis</i> MR-12021

    • Author(s)
      Kouzuma Atsushi
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 85 Issue: 7 Pages: 1572-1581

    • DOI

      10.1093/bbb/zbab088

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アミノ酸源の添加は Shewanella oneidensis MR-1 株の嫌気条件での増殖を促進する2024

    • Author(s)
      富田啓介, 池田壮汰, 高妻篤史, 渡邉一哉
    • Organizer
      日本農芸化学会2024年度大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Shewanella oneidensis MR-1株におけるc-di-GMPシグナルによる電気化学活性バイオフィルムの活性化2024

    • Author(s)
      岩波奈那江, 松元陽歩, 高妻 篤史, 渡邉一哉
    • Organizer
      日本農芸化学会2024年度大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Shewanella oneidensisの電極バイオフィルム形成制御における鞭毛の関与2024

    • Author(s)
      出水智樹, 松元陽歩, 高妻篤史, 渡邉一哉
    • Organizer
      日本農芸化学会2024年度大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気遺伝学の基盤確立に向けた電極電位応答性プロモーターの探索2023

    • Author(s)
      富田啓介, 廣瀬篤弥, 田中勇吾, 高妻 篤史, 渡邉一哉
    • Organizer
      環境バイオテクノロジー学会2023年度大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Shewanella oneidensis MR-1株における発酵経路の同定2023

    • Author(s)
      池田壮汰, 高妻篤史, 渡邉一哉
    • Organizer
      日本農芸化学会2023年度大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 微生物電気化学システムの効率化に向けた電極電位誘導性遺伝子発現系の構築2023

    • Author(s)
      富田啓介, 田中勇吾, 高妻篤史, 渡邉一哉
    • Organizer
      日本農芸化学会2023年度大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Shewanella oneidensisによる電極バイオフィルム形成に関与するσ54依存性転写因子の同定2022

    • Author(s)
      出水智樹, 高妻篤史, 渡邉一哉
    • Organizer
      2022年度環境バイオテクノロジー学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉱物と相互作用する細菌の環境認識機構2022

    • Author(s)
      高妻篤史
    • Organizer
      日本微生物生態学会
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Supplementation with amino acid sources facilitates fermentative growth of Shewanella oneidensis MR-1 in laboratory media2022

    • Author(s)
      Sota Ikeda, Atsushi Kouzuma, Kazuya Watanabe
    • Organizer
      ISME18
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Electrogenetics for Facilitating Electro-fermentation2021

    • Author(s)
      Yugo Tanaka, Atsumi Hirose, Atsushi Kouzuma, Kazuya Watanabe
    • Organizer
      World Microbe Forum
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電気遺伝学の開発に向けた電極電位応答性プロモーターの同定2021

    • Author(s)
      田中勇吾, 廣瀬篤弥, 高妻篤史, 渡邉一哉
    • Organizer
      環境バイオテクノロジー学会2021年度大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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