New field of managing microbes: Elucidation of electrically metabolic switching mechanisms
| Project/Area Number |
21H03633
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
二又 裕之 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (50335105)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田代 陽介 静岡大学, 工学部, 講師 (30589528)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
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| Keywords | 代謝 / 細胞外電子伝達 / 硫酸還元細菌 / 微生物燃料電池 / 代謝制御 / 微生物生態 / 電気化学 / 細胞外電子伝達機構 / 制御 / 電極呼吸 |
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| Outline of Research at the Start |
生物学的廃水処理、環境浄化およびエネルギー生産は、社会基盤を支える重要な技術である。それらの安定的制御あるいは更なる効率化は必須であり、その根幹は微生物の代謝にある。そこで本研究では、エネルギー低負荷型技術の開発にとって必要不可欠な嫌気微生物の代謝に着目する。代表的な嫌気微生物の一種である硫酸還元微生物は、有機物分解や金属腐食に深く関与する善悪両面から注目すべき微生物の一つである。我々は、硫酸還元微生物が細胞外電子伝達)に伴い、通常では排出する酢酸を利用し硫化水素の発生が抑制されること見出した。そこで本研究では、当該微生物の細胞外電子伝達機構とそれに伴う代謝変換機構の解明を目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物学的廃水処理、環境浄化およびエネルギー生産は、社会基盤を支える重要な技術であり、それらの安定的制御あるいは更なる効率化は必須の課題である。これらの技術の根幹は微生物の代謝にある。そこで本研究では、微生物代謝を自在に発現制御可能とする新規技術の構築を目標とする。特に、嫌気環境微生物の代謝制御は、エネルギー低負荷型技術の開発にとって必要不可欠である。代表的な嫌気微生物の一種である硫酸還元微生物は、有機物分解や金属腐食に深く関与する善悪両面から注目すべき微生物の一つである。我々はこれまでに、汽水湖底泥より細胞外電子伝達（EET）能を有する硫酸還元細菌HK-II株を分離した。そこで電気的代謝制御技術構築のため、EET機構の解明を本研究の目的とし、電極電位応答性およびEET関連遺伝子・タンパク質の解析を行った。
硫酸還元およびEET条件（0 V及び+0.4 V［vs. SHE］）において、外膜、細胞質、内膜とペリプラズムの全ての画分でヘム染色バンドが観察された。特に留意したいのは、EET活性が高い+0.4 V（vs. SHE）条件にて外膜画分15-17 kDaが高発現していた為EETへの関与が示唆された。LC-MS/MS解析により、当該バンドのシトクロム同定を試みたが検出されなかった。そこで、ゲノム情報から分子量およびタンパク質局在を推定した。その結果、外膜シトクロムは予測されず、局在不明のシトクロム（RVX_R28140およびRVX_R03310）が見出された。両シトクロムはShewanella oneidensis MR-1株のEETに必須である内膜シトクロムCymAと25.7%および27.2%の相同性を示し、タンパク質構造も類似していた。そのため、両シトクロムのEET機構への関与が示唆され、EET関連シトクロムの動的環境応答が推察された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(27 results)
