微生物集団の代謝活動における半導体鉱物材料の役割

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21750186
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中村 龍平 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (10447419)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: 半導体 / エネルギー / 電気化学 / 微生物 / 複合材料

研究概要

電流産生菌の一種であるShewanella loihica PV-4が酸化鉄を豊富に含む深海底から採取されたことに着想を得て、電気化学系に半導体特性を有する酸化鉄のナノコロイドを添加した。すると、微生物がナノコロイドの半導体特性を利用した長距離電子伝達経路を自己構築し、その結果、電流生成能が50倍と飛躍的に増大する現象を見出した。これは、深海底における微生物と鉱物が作り出す新しい生体電子伝達経路の存在を示していると同時に、微生物燃料電池の高効率化に向けて新しい方法論を提供するものである。

研究成果

• [雑誌論文] In-vivo Identification of Direct Electron Transfer from Shewanella Oneidensis MR-1 to Electrodes via Outer membrane OmcA-MtrB Protein Complexes (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Okamoto, R.Nakamura, K.Hashimoto
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 56 ページ: 5526-5531
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical Current Generation across a Black Smoker Chimney (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Nakamura, T.Takashima, S.Kato, K.Takai, M.Yamamoto, K.Hashimoto
  • 雑誌名: Angewandte Chemie-International Edition 49 ページ: 7692-7694
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biological Iron-Monosulfide Production for Efficient Electricity Harvesting from a Deep-Sea Metal-Reducing Bacterium (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Nakamura, A.Okamoto, N.Tajima, G.J.Newton, F.Kai, T.Takashima, K.Hashimoto
  • 雑誌名: ChemBioChem 11 ページ: 643-645
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Electron-transfer Conduits Constructed at the Interface Between Multicopper Oxidase and anocrystalline Semiconductive Fe oxides (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Nakamura, K.Kamiya, K.Hashimoto
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters. 498 ページ: 307-311
• [雑誌論文] Electronic Absorption Spectra and Redox Properties of C Type Cytochromes in Living Microbes (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Nakamura, K.Ishii, K.Hashimoto
  • 雑誌名: Angewandte Chemie-International Edition 48 ページ: 1606-1608
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo Electrochemistry of C-Type Cytochrome-Mediated Electron-Transfer with Chemical Marking (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Okamoto, R.Nakamura, K.Ishii, K.Hashimoto
  • 雑誌名: ChemBioChem 10 ページ: 2329-2332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Constructed Electrically Conductive Bacterial Networks (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Nakamura, F.Kai, A.Okamoto, G.J.Newton, K.Hashimoto
  • 雑誌名: Angewandte Chemie-International Edition 48 ページ: 508-511
  • 査読あり
• [学会発表] バクテリアと半導体鉱物材料-深海底における電流生態系の可能性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村龍平
  • 学会等名: 2010年度第2回関西電気化学研究会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] 光電気化学的手法を用いた微生物長距離電子輸送経路のその場観察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村龍平、甲斐祥文、橋本和仁
  • 学会等名: 2010電気化学会秋大会
  • 発表場所: 神奈川工科大
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] 鉄系ナノ粒子を利用したバクテリア細胞外電子輸送 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村龍平
  • 学会等名: 電気化学会北海道支部設立40周年記念式典
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-07-03
• [学会発表] Long-Distance Extracellular Electron-Transfer in Shewanella/Iron-Oxide Nanocolloid Networks (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村龍平、橋本和仁
  • 学会等名: 2010 World Congress on Industrial Biotechnology and Bioprocessing
  • 発表場所: Washington, D.C, USA
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] 光電気伝導性を示す微生物ネットワーク体の自発形成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村龍平、甲斐祥文、橋本和仁
  • 学会等名: 2009光化学討論会
  • 発表場所: 群馬大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Microbial Semiconductor Respiration : How Does Shewanella Engage in Long-Distance Extracellular Electron Transfer? (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村龍平、甲斐祥文、橋本和仁
  • 学会等名: Second international MFC symposium
  • 発表場所: Gwagnju、Korea
  • 年月日: 2009-06-11
• [学会発表] 微生物とナノ鉱物を利用したエネルギー変換 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村龍平
  • 学会等名: 電気化学会第76回大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2009-03-29
• [備考] ホームページ等