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2018 年度 研究成果報告書

光エネルギーによる環境浄化微生物の設計

研究課題

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研究課題/領域番号 16K14044
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 グリーン・環境化学
研究機関北海道大学

研究代表者

出村 誠  北海道大学, 先端生命科学研究院, 教授 (70188704)

研究協力者 菊川 峰志  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードイオンポンプ / プロトンポンプ / ナトリウムポンプ / 多剤排出
研究成果の概要

環境を光によって浄化する大腸菌の作製を目指して、光駆動型イオンポンプ膜蛋白質である微生物型ロドプシンと、様々な薬物を膜輸送できる多剤排出蛋白質を大腸菌細胞内で共役させ、薬物輸送を光によって駆動することを試みた。その結果、大腸菌内では、Na+を介した共役が有利であることを見出した。また、環境浄化大腸菌作製に有用と考えられる、強い内向きH+ポンプ活性を持った微生物型ロドプシンを南極で単離された真正細菌から見出した。

自由記述の分野

生物物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

細菌の細胞膜には種々の物質輸送蛋白質が存在する。本研究では、微生物型ロドプシンと多剤排出蛋白質の2種の蛋白質に注目した。微生物型ロドプシンは、光をエネルギー源として細胞膜を隔てたH+やNa+の濃度勾配を作り出すことができる。一方、多剤排出蛋白質は、これらのイオン濃度勾配を利用して、様々な薬物を膜輸送できる。これらを組み合わせることで、太陽光をエネルギー源として、環境中の様々な薬物を細胞内へ蓄積する「環境浄化細菌」を作製できる可能性がある。この作製のために、1)薬物輸送の効率を高める方法の検討、2)既存の微生物型ロドプシンの機能強化、3)高い機能を持つ微生物型ロドプシンの探索を行った。

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公開日: 2020-03-30  

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