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2016 年度 実績報告書

自発的に無機材料とハイブリッド化する微生物細胞の創製と微生物燃料電池への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K18273
研究機関北海道大学

研究代表者

中島 一紀  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50540358)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード生物環境プロセス / バイオミネラリゼーション
研究実績の概要

(1)可溶性タンパク質融合シリカテインの作製と機能評価:本年度の研究により,可溶化したSilを常温で静置しておくと再凝集することが分かった。そこで,安定的な可溶化を目指し,可溶性小分子タンパク質であるProS2タグを融合したProS2-Silを作製したところ,常温でも安定して可溶化することに成功した。また,ProS2-Silの両タンパク質間のペプチドをプロテアーゼにより切断して,ProS2とSilに分割すると,Silが自己集合体を形成して凝集・沈殿することが分かった。作製した各シリカテインを用いてシリカ重合活性をシリカの定量分析法であるモリブデンイエロー法を用いて調査した。その結果,リフォールディングしたSilは非常に高い活性を示し,再凝集したSilも比較的高い活性を示すことが分かった。一方,可溶性のProS2-Silの活性が低かったことから,リフォールディング時に何らかのタンパク質構造の変化が起きたと考えられる。

(2)種々の表層提示系の構築:シリカテインを微生物の細胞表層に提示するための基盤構築を行った。Pseudomonas syringae由来氷核タンパク質のN末端膜結合部位(InaK-N)および細胞外部位(InaK-C),あるいはE. coliの外膜タンパク質OmpAを足場(膜結合アンカー)としたペプチド・タンパク質の提示系を構築し,OmpAがアンカーとして有用であることが示された。

(3)微生物燃料電池(MFC)の作製:本研究の最終目標であるMFCへの応用を考慮して,MFCのシステムを作製し,基礎的検討を行った。具体的には,バイオマスからのMFC発電実験を行い,含水量やマグネタイトの添加,カソードの触媒が発電性能に及ぼす影響を調査した。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Direct ethanol production from ionic liquid-pretreated lignocellulosic biomass by cellulase-displaying yeasts2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yamada, Kazunori Nakashima, Nanami Asai-Nakashima, Wataru Tokuhara, Nobuhiro Ishida, Satoshi Katahira, Noriho Kamiya, Chiaki Ogino, and Akihiko Kondo
    • 雑誌名

      Applied Biochemistry and Biotechnology

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s12010-016-2322-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of porosity in biogrouted sand using microfocus X-ray CT2017

    • 著者名/発表者名
      Shumpei Mitsuyama, Kazunori Nakashima, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      International Journal of GEOMATE

      巻: 12 (31) ページ: 71-76

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.21660/2017.31.6547

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Whole-cell evaluation of urease activity of Pararhodobacter sp. isolated from peripheral beachrock2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Fujita, Kazunori Nakashima, Varenyam Achal, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Biochemical Engineering Journal

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.bej.2017.04.004

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrodynamic cavitation reactor for efficient pretreatment of lignocellulosic biomass2016

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Nakashima, Yuuki Ebi, Naomi Shibasaki-Kitakawa, Hitoshi Soyama, Toshikuni Yonemoto
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 55 ページ: 1866-1871

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.5b04375

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effectiveness of Adjustable-volume Packed-bed Reactor with an Ion-exchange Resin Catalyst for Continuous Production2016

    • 著者名/発表者名
      Kota Yamazaki, Naomi Shibasaki-Kitakawa, Kazunori Nakashima, Toshikuni Yonemoto
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Engineering of Japan

      巻: 49 (7) ページ: 668-672

    • DOI

      10.1252/jcej.15we243

    • 査読あり
  • [学会発表] Whole-cell evaluation of bacterial urease activity for ground improvement techniques based on MICP2016

    • 著者名/発表者名
      M. Fujita, K. Nakashima, S. Kawasaki
    • 学会等名
      The 4th Joint Seminar on Geoenvironmental Engineering and Recycling (GER 2016)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-11-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of biogrout materials for conducting a field test2016

    • 著者名/発表者名
      F. Mizuno, K. Nakashima, S. Kawasaki
    • 学会等名
      The 4th Joint Seminar on Geoenvironmental Engineering and Recycling (GER 2016)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-11-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Expression and aggregation property of silica-polymerizing enzyme from sponge2016

    • 著者名/発表者名
      K. Nakashima, H. Oguri, S. Kawasaki
    • 学会等名
      The 22nd Symposium of Young Asian Biological Engineers' Community (YBEC2016)
    • 発表場所
      フェニックス・シーガイア・リゾート(宮崎市)
    • 年月日
      2016-10-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 大腸菌により異種発現した海綿由来シリカ重合酵素の自己集合体形成と機能評価2016

    • 著者名/発表者名
      中島一紀, 小栗秀俊,川﨑了
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 年月日
      2016-09-28
  • [学会発表] シリカ重合酵素の異種発現と機能性評価2016

    • 著者名/発表者名
      中島一紀,小栗秀俊,川﨑 了
    • 学会等名
      資源・素材2016
    • 発表場所
      岩手大学(盛岡市)
    • 年月日
      2016-09-15
  • [学会発表] 廃棄物を用いた発電条件が微生物燃料電池の電力に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      今成尭之,吉村侑太,中島一紀,川﨑了
    • 学会等名
      資源・素材2016
    • 発表場所
      岩手大学(盛岡市)
    • 年月日
      2016-09-13
  • [学会発表] シリカ重合酵素の作製と機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      小栗秀俊,中島一紀,川﨑了
    • 学会等名
      平成28年度資源・素材学会北海道支部春季講演会
    • 発表場所
      室蘭工業大学(室蘭市)
    • 年月日
      2016-06-18
  • [学会発表] 金属親和性ペプチドを表層提示した微生物の開発2016

    • 著者名/発表者名
      岡本知之,中島一紀,川﨑了
    • 学会等名
      平成28年度資源・素材学会北海道支部春季講演会
    • 発表場所
      室蘭工業大学(室蘭市)
    • 年月日
      2016-06-18
  • [学会発表] 固体バイオマスを用いた微生物燃料電池における基礎的検討2016

    • 著者名/発表者名
      吉村侑太,今成尭之,中島一紀,川﨑了
    • 学会等名
      平成28年度資源・素材学会北海道支部春季講演会
    • 発表場所
      室蘭工業大学(室蘭市)
    • 年月日
      2016-06-18

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公開日: 2018-01-16  

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