研究課題
特別研究員奨励費
本プロジェクトでは、微生物が細胞外電子伝達を通じて外部と電気化学的に相互作用することで物質・エネルギー変換を行う共生系バイオプロセスを構築することを目的として研究を行っている。昨年度までは、生体親和型膜透過レドックスポリマー(PMF)を合成し、微生物から外部の電極へ細胞外電子伝達を起こすことに成功した。この成果は今年度、一流学術雑誌ChemPhysChemに掲載された。このPMFを用いて、バイオプラスチックの原料となるポリヒドロキシ酪酸(PHB)を生産する微生物の代謝を電気化学的に活性することを見出し、その成果は一流学術雑誌Environmental Science & Technology Lettersにおいて掲載された。さらに、関連の研究において、PMFを用いて光合成微生物の細胞内酸化還元状態を電気化学的に制御することによって、微生物の光合成活性を制御する概日リズムを電気化学的に制御できることが見出された。この成果は、一流学術雑誌Angewandte Chemie International Editionにおいて掲載された。以上の昨年度までの成果は、微生物の細胞内酸化還元状態を、メディエ一ターを用いた細胞外電子移動によって外部から電気化学的に制御するものであった。本年度はこれをさらに発展させ、新規に合成したポリマーを介して、光合成微生物の細胞内酸化還元状態を細胞外の電極へと伝達し、光合成活性を制御する概日リズムを電気化学的に計測することに成功した。この計測方法は、従来の方法と比べて、遺伝子操作を伴わないこと、原理的にほぼ全ての生物に適用可能であること、といった利点がある。本研究の成果は論文発表する予定であり、現在原稿の執筆中である。以上の成果は、細胞外電子移動を通じて、細胞外電子移動によって、細胞内酸化還元状態を通じた微生物一微生物間コミュニケーションを示唆するものである。これは全く新しい原理の微生物間相互作用であり、これに基づく共生系バイオプロセスが期待される。本プロジェクトの成果は、こうした細胞外電子伝達を通じた共生系バイオプロセスの基礎的知見を与えるものである。
(抄録なし)
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