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磁性細菌は、細胞内に形成した小胞に鉄イオンを取り込み結晶化することで、酸化鉄から成る磁気微粒子を合成する。これまでの研究において、磁性細菌の磁気微粒子合成に関わる遺伝子群の最小化を試み、主要な３つのオペロンの導入によって粒子の合成が可能であることを示した。また、同オペロンを複数セット導入することで、一つの細胞が作ることのできる磁気微粒子数の向上が可能であることを示した。本年度は、磁気微粒子合成の高生産化に向けて、同組換え株における鉄イオン取り込み量と磁気微粒子生産量の評価を行った。細胞内に取り込む鉄イオン量と磁気微粒子量を定量評価し、取り込まれた鉄イオンの磁気微粒子への変換率を概算した。その結果、同組換え株では、鉄イオンの磁気微粒子への変換率の向上によって、磁気微粒子生産量が向上していることを明らかにした。したがって、本遺伝子組換え株の高密度培養によって、さらなる磁気微粒子の高生産化が可能であることを示した。また、付加価値の高い磁気微粒子の合成に向けて、金属イオントランスポータータンパク質の発現株を作製した。その機能評価として、金属イオンの細胞内への取り込みを確認し、発現タンパク質の細胞内での機能発現を示した。
以上、本研究によって、磁性細菌の遺伝子組換えによる磁気微粒子の高生産化と高付加価値化に向けた指針を示すことができた。今後、金属イオンの磁気微粒子への導入、結晶形態制御等によって、高付加価値な無機ナノ材料の提供に繋がることが期待される。
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