| 研究課題/領域番号 |
21H03633
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
二又 裕之 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (50335105)
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| 研究分担者 |
田代 陽介 静岡大学, 工学部, 講師 (30589528)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
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| キーワード | 代謝 / 細胞外電子伝達 / 硫酸還元細菌 / 微生物燃料電池 / 代謝制御 / 微生物生態 / 電気化学 / 細胞外電子伝達機構 / 制御 / 電極呼吸 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生物学的廃水処理、環境浄化およびエネルギー生産は、社会基盤を支える重要な技術である。それらの安定的制御あるいは更なる効率化は必須であり、その根幹は微生物の代謝にある。そこで本研究では、エネルギー低負荷型技術の開発にとって必要不可欠な嫌気微生物の代謝に着目する。代表的な嫌気微生物の一種である硫酸還元微生物は、有機物分解や金属腐食に深く関与する善悪両面から注目すべき微生物の一つである。我々は、硫酸還元微生物が細胞外電子伝達)に伴い、通常では排出する酢酸を利用し硫化水素の発生が抑制されること見出した。そこで本研究では、当該微生物の細胞外電子伝達機構とそれに伴う代謝変換機構の解明を目的とする。
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| 研究成果の概要 |
微生物代謝の電気的制御のため、代表的嫌気微生物であり地球規模での物質循環や金属腐食にも関与する硫酸還元細菌に着目した。分離株は最適電位+0.4 V (vs SHE)の細胞外電子伝達（EET）能を示した。完全長ゲノム解読後、EETおよび硫酸還元条件下で培養した細胞を用いてヘム染色を行った結果、EET条件でのみ細胞外膜画分にヘムタンパク質が検出された。網羅的転写遺伝子解析の結果、EET条件下でPiliA遺伝子と局在不明のシトクロムの高転写が観察され、細胞外環境に応答した劇的な代謝変化が推察された。以上、電気的代謝応答関与遺伝子およびタンパク質を見出し環境変化に伴う発現動態の理解に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
細胞外電子伝達機構(EET)は生物の新規なエネルギー生産機構として着目され、地球規模での生態系の理解に不可欠と認識されつつある。しかし、その詳細な機構は特定の微生物２種に限定されている。その様な状況下において、代表的嫌気微生物であり地球規模での物質循環や金属腐食にも関与する硫酸還元細菌のEETが遺伝子およびタンパク質レベルで理解を得たことは学術的に大いにインパクトがある。また、電気化学的にEET関連遺伝子およびタンパク質が動的に変化していることは、電気的代謝制御の可能性を示しており金属腐食の軽減化技術に昇華できれば社会的意義は極めて大きいと考えられる。
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