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2019 Fiscal Year Research-status Report

微生物を利用した新規ナノ半導体合成法の開発とその光および電気制御

Research Project

Project/Area Number 18K05391
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

野尻 正樹  大阪大学, 理学研究科, 講師 (20333346)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords脱窒 / 環境浄化 / バイオテクノロジー
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,低毒性半導体量子ドットを微生物が持つ導電性ナノワイヤー(鞭毛)を介して付着させ,その微生物が持つ脱窒プロセスを量子ドットが吸収する光エネルギーとその後の電子伝達によって駆動させる系を立ち上げる事,およびその実績を作ることであり、まだ報告例のない「低毒性のカルコパイライト系半導体ナノ粒子の微生物を用いた合成方法」の確立を目指している。まず初年度は、本研究目的達成のために有用な微生物(Thiobacillus種)の培養からカルコパイライト系半導体の材料になる硫化物イオンを蓄積する条件を検討した。主に亜硫酸還元酵素活性を利用した硫酸還元系から蓄積を試みることと、電子供給源としての黄鉄鉱(FeS)から酸化反応により得る条件の2通りを試しところ、後述の方法で良好な手応えを得た。さらに、その機構に関与する酵素ならびに蛋白質の探索を行ったところ候補となる蛋白質を見つけることができた。現在、その酵素蛋白質のクローニングと大腸菌での大量発現を実施中であり、その分子構造ならびその反応性等が明らかになる予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、培地中および培養菌体の懸濁液中に硫化物イオンを蓄積する条件を見つけた。さらにその蓄積に関わる酵素蛋白質候補を見つけ、その機構の分子レベルでの解明まで手が届くところに来ている。今年度得られた知見は、次年度実施予定の半導体結晶作成のための大きな土台となる。

Strategy for Future Research Activity

今年度得られた知見を基に、次年度は実際に半導体結晶の作成条件の検討に入る。具体的には、様々なpHおよび金属塩の量比で混和することにより、最も最適かつ有用な半導体を成り得る結晶を得る。場合によっては硫化物イオンを産生する酵素の改変も行い、より短時間でより効率よくカルコパイライト系半導体結晶が得られる方法論を開発する。さらに開発できた暁には、光により脱窒が進行する次世代環境エコバイオシステムの開発に向けた条件なども検討する。

Causes of Carryover

研究の進展により、当初予想していた機構とは別の機構で反応が進むことが判明し、若干、予定していた実験に変更が生じたことと、次のステップへの準備および検討に時間を要したためであり本研究全体に大きな支障はなく、次年度に全額消耗品購入費用として使用予定である。

  • Research Products

    (13 results)

All 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Preliminary X-ray Diffraction Studies for the Mutants and Functional Insights for the N-terminal Cupredoxin Domain of Hexameric Copper Nitrite Reductase2020

    • Author(s)
      Saori Ikebuchi, Felicia Shirota, Masaki Nojiri
    • Journal Title

      SPring-8/SACLA Research Report

      Volume: 8 Pages: 84

    • DOI

      10.18957/rr.8.1.84

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Analysis of Intramolecular Electron Transfer on the Redox Enzymes: Structural Basis for Origin of the Geometrical Constrain ofr the Metal Centers2019

    • Author(s)
      Masaki Nojiri
    • Journal Title

      SPring-8/SACLA Research Report

      Volume: 7 Pages: 172

    • DOI

      10.18957/rr.7.2.172

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structure and Functional Insights for the Thermus Copper Nitrite Reductase2019

    • Author(s)
      Ryohei Yoneda, Kazuya Horibe, Masaki Nojiri
    • Journal Title

      SPring-8/SACLA Research Report

      Volume: 7 Pages: 197

    • DOI

      10.18957/rr.7.2.197

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 新規な銅含有亜硝酸還元酵素の立体構造と触媒反応におけるバリエーション2019

    • Author(s)
      米田涼平、堀部和也、越山達貴、山本祐輔、石原可奈子、永田智大、舩橋靖博、平大輔、野尻正樹
    • Organizer
      第46回 生体分子科学討論会
  • [Presentation] 希土類金属含有アルコール脱水素酵素における触媒反応機構2019

    • Author(s)
      墨岳夫、市田尚久、舩橋靖博、平大輔、野尻正樹
    • Organizer
      第13回バイオ関連科学シンポジウム
  • [Presentation] 硫化鉄酸化細菌由来の新規なマルチ銅酸化酵素の構造と機能2019

    • Author(s)
      山本祐輔、越山達貴、舩橋靖博、野尻正樹
    • Organizer
      第13回バイオ関連科学シンポジウム
  • [Presentation] 新規な希土類金属アルコール脱水素酵素の構造と機能2019

    • Author(s)
      墨岳夫、市田尚久、舩橋靖博、平大輔、野尻正樹
    • Organizer
      第92回生化学会大会
  • [Presentation] 多核金属硫黄活性中心モデル酵素を用いた前生物学化学反応の探索2019

    • Author(s)
      加登大河、墨岳夫、舩橋靖博、野尻正樹
    • Organizer
      第92回生化学会大会
  • [Presentation] Nickel-Metallothionein as a Minimum Multinuclear Metalloenzyme Model2019

    • Author(s)
      Taiga KATO, Takeo SUMI, Yasuhiro FUNAHASHI, Masaki NOJIRI
    • Organizer
      The 29th Symposium on Role of Metals in Biological Reactions, Biology and Medicine (SRM2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Proton-coupled Electron Transfer for Copper Nitrite Reductase and its Metal-Substituted Proteins2019

    • Author(s)
      Tatsuki KOSHIYAMA, Yusuke YAMAMOTO, Ryohei YONEDA, Kazuya HORIBE, Kanako ISHIHARA, Yasuhiro FUNAHASHI, Masaki NOJIRI
    • Organizer
      The 29th Symposium on Role of Metals in Biological Reactions, Biology and Medicine (SRM2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structural and Mechanistic Insights into the Stabilization for High-valent Oxo-Iron species and Enzymatic Acitivity on the Hemoproteins2019

    • Author(s)
      Yuki MIYAGUCHI, Wan WEIGZONG, Yuki KIKUI, Yasuhiro FUNAHASHI, Masaki NOJIRI
    • Organizer
      The 29th Symposium on Role of Metals in Biological Reactions, Biology and Medicine (SRM2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of the Lanthanide-containing Alcohol Dehydrogenase and its Physiological Redox Partner, Cytochrome c5532019

    • Author(s)
      Takeo SUMI, Naohisa ICHIDA, Yasuhiro FUNAHASHI, Masaki NOJIRI
    • Organizer
      The 29th Symposium on Role of Metals in Biological Reactions, Biology and Medicine (SRM2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of the Multicopper Oxidase Complex from the bacterium, Thiobacillus denitrificans2019

    • Author(s)
      Yusuke YAMAMOTO, Tatsuki KOSHIYAMA, Yasuhiro FUNAHASHI, Masaki NOJIRI
    • Organizer
      The 29th Symposium on Role of Metals in Biological Reactions, Biology and Medicine (SRM2019)
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-01-27  

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