2018 Fiscal Year Research-status Report
電極での触媒微生物の定着機構の解明とハイブリッド化によるバイオカソード性能の進化
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17K07713
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小林 肇 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50549269)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオカソード / トランスクリプトーム解析 / 電気化学的メタン生成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタン生成能が確認されたバイオカソードからRNAを抽出し，網羅的に塩基配列を決定，前年度のメタゲノム解析で示された優占種Methanothermobacter sp. strain EMTCatA1とCoriobacteriaceae sp. strain EMTCatB1のバイオカソード上での遺伝子発現を解析した．
メタン菌EMTCatA1のゲノムは1856の遺伝子をコードしているが，このうちトランスクリプトーム解析で発現が確認されなかった遺伝子は7個であった．発現が確認された遺伝子のうち，KEGGデータベースとの相同性解析によりアノテーションされた遺伝子はTC102では約60%であった．アノテーション結果を解析した結果，代謝系に関わる遺伝子の転写物がトランスクリプトーム中で高い割合を占めていた．さらに代謝系に関わる発現量を解析したところ，メタン代謝に関わる遺伝子群の高発現が見られた．一方，CO2固定に関わる遺伝子群は全体的に発現量が低かった．
グラム陽性細菌EMTCatB1のゲノムは1710個の遺伝子をコードしているが，全ての遺伝子の転写産物が検出された．グラム陽性菌では，Thermincola potensでのみ電極との電子授受に関する既往報告がある．興味深いことに，T. potensの表面，細胞壁，内膜で検出されたタンパク質群と，EMTCatB1のバイオカソードで高発現している遺伝子の産物に共通のものが数多くみられた．以上の結果より，EMTCatA1とEMTCatB1のバイオカソード上での機能を推測した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
電気化学的メタン生成バイオカソードのトランスクリプトーム解析を行った。これは同種の環境では世界初の知見である。未解明であるバイオカソード上での微生物種の機能やエネルギー保存の様式に関する新規の知見が得られた。これは、バイオカソードの性能向上に関わる基盤知見であるだけでなく、当該の分野全体にとって有益な知見である。
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| Strategy for Future Research Activity |
・上述のトランスクリプトーム解析の結果得られた知見を、トランスクリプトーム解析と薬理学的解析により検証する。
・優占微生物種のトランスクリプトーム中、特にバイオカソード表面への接着に関わる遺伝子に注目して解析を行う。
・バイオカソードのハイブリッド化に関する研究を行う。
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