| 研究課題/領域番号 |
18K05399
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38020:応用微生物学関連
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| 研究機関 | 東京薬科大学 |
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研究代表者 |
高妻 篤史 東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (20634471)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 代謝工学 / 遺伝子工学 / 遺伝子発現制御 / 微生物電気化学 / 細胞外電子伝達 / バイオフィルム / 微生物電気合成 / 物質生産 / 発現制御 / Shewanella / Acidithiobacillus / 電気活性細菌 / 微生物燃料電池 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では電気化学活性細菌（EAB）の遺伝子発現と代謝活性を電気化学的・遺伝子工学的に制御し、有用物質生産を促進させるための基盤技術を開発した。具体的には、（i）電気化学活性細菌に適用可能なCRISPR/Cas9システムの開発、（ii）有用物質（3-ヒドロキシ酪酸、アンモニア）を合成可能な遺伝子改変EABの構築、（iii）細胞内シグナル分子（cAMPおよびc-di-GMP）を利用した電極上へのバイオフィルム形成と電流生成の促進技術の開発、および（iv）電極を用いた遺伝子発現制御システム（“電気遺伝学”）の開発を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、次世代のバイオプロセスとして、微生物電気合成（MES）が注目を集めている。MESとは電極と電子のやり取りを行う微生物（EAB）に電極から電子を与えて還元物質の生産を促すプロセスであり、その生産効率はEABの代謝活性に依存する。しかしEABの代謝活性は電極電位の変化や代謝産物の蓄積によって複雑に制御されるため、高活性状態を維持することが難しい。本研究ではこの課題を解決するため、EABの電位認識機構と代謝制御機構を応用し、EABの電気合成能力を高めるための技術基盤を確立した。これらの技術を利用すれば、電極とEABの相互作用を促進させ、MESを高効率化できると期待される。
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