2007 Fiscal Year Annual Research Report
電気伝導性ナノワイヤーを介した微生物間相互作用の解析
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19208010
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| Research Institution | Marine Biotechnology Institute (MBI) |
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Principal Investigator |
渡邉 一哉 Marine Biotechnology Institute (MBI), 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (40393467)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末永 智一 東北大学, 工学部, 教授 (70173797)
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| Keywords | 微生物 / 発酵 / 呼吸 / 微生物燃料電池 / 鞭毛 / 繊毛 / 水田 |
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| Research Abstract |
微生物が導電性細胞外繊維(ナノワイヤー)を利用している可能性が示唆されてきているが、その物性や役割はほとんど解明されていない。本研究では、微生物ナノワイヤー(鞭毛や繊毛など)の導電性の調査、異種微生物間を流れる電流を実測するシステムの確立、接着や導電性の分子機構の解明を行い、導電性ナノワイヤーの基本特性や微生物間相互作用における役割を解明することを目的としている。
微生物ナノワイヤーの導電性の調査においては、プローブ顕微鏡利用法の検討や誘電泳動法の検討を行った。今のところ測定法の確立には至っていないが、繊維の形状や局所的導電性の有無を調査することができた。このうち、誘電泳動法により2つの導電性チップの間に繊維を張り付けることが可能になったので、チップ間に電圧をかければ導電性が測定できると期待される。また、原子間力顕微鏡を用いてナノワイヤー産生細菌を観察する方法の検討を行い、コンタクトモードで形状観察ができることを確認した。異種微生物間電流の測定に関しては、今年度は微生物燃料電池のシステムを確立し、有機物添加に伴う電流生成に成功した。この系を使い、セルロースを基質として電流を生成する微生物群衆を集積し、その微生物生態学的解析や電子顕微鏡による形態観察を行った。その結果、繊維状物質を多量に含む微生物生態系が電極に付着していることが明らかとなり、ナノワイヤーの重要性が示唆された。
さらに、ナノワイヤー構成蛋白質を組換え生産し、共生相手の培養系に添加する実験において、ナノワイヤー蛋白質自身(導電性と関係なく)が異種細胞間のシグナル伝達物質であるという示唆が得られた。蛋白性の細胞外繊維が異種微生物間の情報伝達物質になるという報告は過去に無く、微生物間通信を媒介する全く新しいメカニズムの提唱につながった。
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