微生物由来生体分子がもたらす核種移行モデルの新展開

• 研究課題/領域番号: 15H04245
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 田中 万也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (60377992)
• 研究分担者: 大貫 敏彦 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (20354904) ; 山崎 信哉 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70610301)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円); 2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2015年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: アクチノイド / 微生物 / 微生物由来生体分子 / 生体分子

研究成果の概要

微生物が細胞外に排出する有機物のうち錯体を形成しアクチノイドの可溶化促進する物質、及び電子授受により還元反応を促進する物質（電子メディエーター）の二つに着目し研究を行った。その結果、微生物細胞から排出される生体分子がTh(IV)やPu(IV)などの四価アクチノイドを可溶化することが明らかとなった。また、電子メディエーターである微生物に由来するフラビン類がウランの六価から四価への還元反応を促進することが新たに明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

微生物活動が放射性核種の移行挙動に与える影響についてはこれまで研究例があるが、不明な点が多い。これまでの研究は微生物細胞表面で起こる現象を対象としていた。これに対して、本研究では細胞外に放出される生体分子によるアクチノイドの移行挙動への影響について明らかにした点において学術的意義が大きい。原子力発電の結果発生する放射性廃棄物の地層処分においては、放射性核種が環境中に漏えいした場合を想定した移行シナリオを評価する必要がある。本研究の成果は、こうした移行シナリオ評価に貢献するものであり社会的意義も大きい。

研究成果

• [雑誌論文] Study on coordination structure of Re adsorbed on Mg-Al layered double hydroxide using X-ray absorption fine structure. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., Kozai, N., Ohnuki, T. and Grambow, B.
  • 雑誌名: Journal of Porous Materials 巻: 26 号: 2 ページ: 505-511
  • DOI: 10.1007/s10934-018-0634-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of ion-adsorption type deposits of rare earth elements (REE) in Southwest Japan with speciation of REE by extended X-ray absorption fine structure spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Akiko、Honda Tasuku、Tanaka Masato、Tanaka Kazuya、Takahashi Yoshio
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 52 号: 5 ページ: 415-425
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0531
  • NAID: 130007495990
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 年月日: 2018-09-28
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Adsorption of Cs onto biogenic birnessite: effects of layer structure, ionic strength, and competition cations. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yu, Q., Tanaka, K., Kozai, N., Sakamoto, F., Tani, Y. and Ohnuki, T.
  • 雑誌名: ACS Earth and Space Chemistry 巻: 2 号: 8 ページ: 797-810
  • DOI: 10.1021/acsearthspacechem.8b00042
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preliminary Evaluation of Local Structure and Speciation of Lanthanoids in Aqueous Solution, Iron Hydroxide, Manganese Dioxide, and Calcite using the L3-Edge X-Ray Absorption Near Edge Structure Spectra. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohta, A., Tanaka, K. and Tsuno, H.
  • 雑誌名: Journal of Physical and Chemistry A 巻: 122 号: 41 ページ: 8152-8161
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.8b06168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium molybdate nanoparticles formation in egg phosphatidyl choline based liposome caused by liposome fusion. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki, S., Kurita, S., Ochiai, A., Hashimoto, M., Sueki, K. and Utsunomiya, S.
  • 雑誌名: Journal of Colloid and Interface Science 巻: 530 ページ: 473-480
  • DOI: 10.1016/j.jcis.2018.07.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Method of Quantifying Radioactive Cesium-Rich Microparticles (CsMPs) in the Environment from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikehara Ryohei、Suetake Mizuki、Komiya Tatsuki、Furuki Genki、Ochiai Asumi、Yamasaki Shinya、Bower William R.、Law Gareth T. W.、Ohnuki Toshihiko、Grambow Bernd、Ewing Rodney C.、Utsunomiya Satoshi
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 52 号: 11 ページ: 6390-6398
  • DOI: 10.1021/acs.est.7b06693
  • NAID: 120007134060
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High spectral resolution of diode laser absorption spectroscopy for isotope analysis using a supersonic plasma jet (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Kuwahara, Yasuaki Aiba, Shinya Yamasaki, Takuya Nankawa, Makoto Matsui
  • 雑誌名: Journal of Analytical Atomic Spectrometry 巻: 33 号: 7 ページ: 1150-1153
  • DOI: 10.1039/c8ja00120k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uranium Dioxides and Debris Fragments Released to the Environment with Cesium-Rich Microparticles from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ochiai A, Imoto J, Suetake M, Komiya T, Furuki G, Ikehara R, Yamasaki S, Law GTW, Ohnuki T, Grambow B, Ewing RC, Utsunomiya S
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 52 号: 5 ページ: 2586-2594
  • DOI: 10.1021/acs.est.7b06309
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Complexation of Eu(III), Pb(II), and U(VI) with a Paramecium glycoprotein: Microbial transformation of heavy elements in the aquatic environment. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kozai, N., Sakamoto, F., Tanaka, K., Ohnuki, T., Satoh, T., Kamiya, T. and Grambow, B.
  • 雑誌名: Chemosphere 巻: 196 ページ: 135-144
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.12.154
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ligand exchange adsorption and coordination structure of Pd on δ-MnO 2 in NaCl solution (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Kazuya、Tanaka Masato、Watanabe Naoko、Tokunaga Kohei、Takahashi Yoshio
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: 460 ページ: 130-137
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2017.04.022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative analysis of radiocesium retention onto birnessite and todorokite (2017)
  • 著者名/発表者名: Yu Qianqian、Ohnuki Toshihiko、Kozai Naofumi、Sakamoto Fuminori、Tanaka Kazuya、Sasaki Keiko
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: 470 ページ: 141-151
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2017.09.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preface of SI: RNs in the environments. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., Kaplan, D.I. and Ohnuki, T.
  • 雑誌名: Applied Geochemistry 巻: 85 ページ: 119-120
  • DOI: 10.1016/j.apgeochem.2017.09.016
  • 国際共著
• [雑誌論文] Effect of flavin compounds on uranium(VI) reduction- kinetic study using electrochemical methods with UV-vis spectroscopy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinya Yamasaki, Kazuya Tanaka, Naofumi Kozai, Toshihiko Ohnuki
  • 雑誌名: Applied Geochemistry 巻: 78 ページ: 279-286
  • DOI: 10.1016/j.apgeochem.2017.01.014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous recovery and separation of rare earth elements in ferromanganese nodules by using Shewanella putrefaciens. (2016)
  • 著者名/発表者名: Jun Fujimoto, Kazuya Tanaka, Naoko Watanabe, Yoshio Takahashi
  • 雑誌名: Hydrometallurgy 巻: 166 ページ: 80-86
  • DOI: 10.1016/j.hydromet.2016.09.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fungus-promoted transformation of lanthanides during the biooxidation of divalent manganese. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yu, Q., Ohnuki, T., Tanaka, K., Kozai, N., Yamasaki, S., Sakamoto, F. and Tani, Y.
  • 雑誌名: Geochim. Cosmochim. Acta 巻: 174 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1016/j.gca.2015.11.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Radioactive Cs in the estuary sediments near Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (2016)
  • 著者名/発表者名: S Yamasaki, J Imoto, G Furuki, A Ochiai, T Ohnuki, K Sueki, K Nanba, R C. Ewing, S Utsunomiya
  • 雑誌名: Science of the Total Environment 巻: 551 ページ: 155-162
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.01.155
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sorption of trivalent cerium by a mixture of microbial cells and manganese oxides: Effect of microbial cells on the oxidation of trivalent cerium. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohnuki, T., Jiang, M., Sakamoto, F., Kozai, N., Yamasaki, S., Yu, Q., Tanaka, K., Utsunomiya, S., Xia, X., Yang, K., He, J.
  • 雑誌名: Geochim. Cosmochim. Acta 巻: 163 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1016/j.gca.2015.04.043
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Study on the coordination structure of Pt sorbed on bacterial cells using X-ray absorption fine structure spectroscopy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K. and Watanabe, N.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 5 ページ: e0127417-e0127417
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0127417
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 河床堆積物中の安定セシウムと放射性セシウムの関係 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中 万也、山﨑 信哉
  • 学会等名: 2016年度地球化学会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 天然水中のヨウ素の存在状態解明に向けた電気化学的手法の基礎的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山﨑 信哉、田中 万也、本多 真紀、末木 啓介
  • 学会等名: 2016年度地球化学会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Specific sorption processes of REEs and actinides induced by biomolecules (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Tanaka, Yukinori Tani, Toshihiko Ohnuki
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effect of redoxactive organic compounds on extraceller uranium (VI) reduction by using electrochemical methods (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinya Yamasaki, Naofumi Kozai, Kazuya Tanaka, Toshihiko Ohnuki
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会 / 招待講演