| 研究課題/領域番号 |
19K05771
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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 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
井上 謙吾 宮崎大学, 農学部, 准教授 (70581304)
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| 研究分担者 |
和田 啓 宮崎大学, 医学部, 准教授 (80379304)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021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)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | Geobacter / 細胞外電子伝達 / シトクロム / シトクロムc / 生物電気化学 / 微生物燃料電池 / X線結晶構造解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電極へ直接電子を伝達できる微生物、Geobacter sulfurreducensにおいて細胞外に局在するc型シトクロムは電極への電子伝達に必須である。omcZは細胞外シトクロムのうち遺伝子破壊によって電極への電子伝達能力が著しく低下する遺伝子の一つである。また、鉄還元菌であるG. sulfurreducensが持つomcB、omcSはいずれもその破壊株は酸化鉄(III)の還元能力を失う。本研究では、これら3つの細胞外局在c型シトクロムのX線結晶構造解析を行い、c型シトクロム-電極間、c型シトクロム-鉄間の相互作用や電子伝達様式について、分子・原子レベルで明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
Geobacter sulfurreducensは細胞外への電子伝達能力が極めて高い。電極への高効率な電子伝達に必須な細胞外膜シトクロムOmcZの構造解明するため、OmcZの大量発現系を構築し、精製OmcZを大量調整した。精製したOmcZを用いて結晶化条件を検討したところ、結晶を得ることに成功し、X線回折データの収集を行った。最も高いもので分解能の2.2Åのデータを得ることに成功した。さらに、Pt、Hg、Au、Pbの4種類の重原子を用いて、これらを含むクライオ溶液に結晶を浸し、結晶の重原子置換体を作成した。大型放射光施設にて、得られた結晶から位相決定のためのデータを収集した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
Geobacter sulfurreducensがもつ細胞外電子伝達能力には電気伝導性ナノワイヤーが重要であることが知られている。これまでにPilA、OmcS、およびOmcZを構成するナノワイヤーが報告されており、これらのうち、OmcZのみその立体構造が明らかになっていない。本研究では、OmcZの立体構造決定を試み、構造解明に十分な分解能の反射データを得ることに成功した。
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