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本研究は次世代の物質・エネルギー変換システムとして期待される微生物電気化学システムに着目し、その効率向上において鍵となる電気化学活性バイオフィルム（EABF）の形成と活性を制御するための知的・技術的基盤を確立することを目的とするものである。本研究の開始以前に、申請者は電気化学活性微生物（EAB）のモデル生物であるShewanella oneidensis MR-1株において、EABFの制御に重要な細胞内シグナル物質（c-di-GMPおよびcAMP）を同定した。しかし、これらの物質が関与するシグナル伝達カスケードには不明な点が多い。そこで本研究では、MR-1株におけるc-di-GMPとcAMPのシグナル伝達カスケードを同定し、EABFの制御機構を明らかにするとともに、これらのシグナル伝達カスケードを利用してEABFを高機能化する手法の確立を目指した。
2023年度は昨年度に同定されたc-di-GMP合成酵素遺伝子（dgcS）の転写制御因子（転写因子X）の生理学的機能について解析し、本転写因子がMR-1株において鞭毛合成に関与することを明らかにした。当該遺伝子の欠損株では野生株において生じる培地流動条件におけるdgcSの発現誘導が見られなくなったことから、転写因子Xが細胞に加わる物理的刺激の感知とdgcSの発現誘導を介在するシグナル伝達経路において重要な役割を果たしていることが示唆された。また、低電位電極存在下で遺伝子発現を誘導可能なプロモーター（Pnqr2）を同定し、本プロモーターによってdgcSの発現を制御することで低電位応答的にEABFの形成を促進できることを示した。
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