電気化学活性バイオフィルムの制御に関する基盤研究

电化学活性生物膜调控的基础研究

基本信息

批准号：
21H02111
负责人：
高妻篤史
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Tokyo University of Pharmacy and Life Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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（bioelectrochemical systems; BES）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（electrochemically active biofilm; 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（electrochemically active bacteria; 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ている。2022年度はMR-1株のEABF形成に関与するc-di-GMP合成酵素遺伝子（dgcS）の転写制御因子（転写因子X）を同定した。また、本転写因子の欠損によりMR-1株のEABF形成が阻害されることを確認した。dgcSは培地流動条件において高発現するため、上記の結果からMR-1株が培地流動（流水）に伴う環境変化を何らかの機構で感知し、転写因子Xを介してdgcSの発現を制御していることが示唆された。バクテリアが流水を感知する機構は十分に解明されていないため、今後の研究により転写因子Xが関与する流水感知機構が明らかになれば、微生物学上の重要な発見につながる可能性があると考えられる。

这项研究重点是生物学化学系统（BES），预计将是下一代材料能量转换系统，旨在为控制电化学活性生物膜（EABF）的形成和活动建立智力和技术基础，这是提高其效率的关键。在开始这项研究之前，申请人确定了细胞内信号传导物质（C-DI-GMP和CAMP）对于调节EABF在Shewanella Oneidensis MR-1菌株中很重要，这是一种电化学活性微生物（EAB）的模型生物体。但是，关于这些物质涉及的信号级联的许多未知数。因此，在这项研究中，我们正在MR-1菌株中识别C-DI-GMP和CAMP的信号传导级联，阐明了EABF的调节机制，并旨在建立一种使用这些信号级联的EABF功能的方法。在2022财年，我们确定了与MR-1菌株中EABF形成的C-DI-GMP合酶基因（DGC）的转录调节剂（转录因子X）。此外，已经证实，该转录因子的缺乏抑制了MR-1菌株中EABF的形成。由于DGC在中等流动条件下高度表达，因此上述结果表明，MR-1应变感通过某种机制通过转录因子X进行调节，与中等流动（流动水）相关的环境变化。通过转录因子X X的表达。细菌感知流入水的机制尚未完全理解，并且如果将来的研究能够揭示出流水感应的机构，则可能涉及型号X的转换剂，这可能是这样的，这可能是这样的，这可能是这样的。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

電気遺伝学の開発に向けた電極電位応答性プロモーターの同定

鉴定电极电压响应启动子以促进电遗传学的发展

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
田中勇吾;廣瀬篤弥;高妻篤史;渡邉一哉
通讯作者：
渡邉一哉

Electrogenetic control of gene expression in Shewanella oneidensis MR-1 using Arc-dependent transcriptional promoters

DOI：
10.1016/j.jbiosc.2023.05.001
发表时间：
2023-06-17
期刊：
JOURNAL OF BIOSCIENCE AND BIOENGINEERING
影响因子：
2.8
作者：
Tomita，Keisuke;Hirose，Atsumi;Watanabe，Kazuya
通讯作者：
Watanabe，Kazuya

鉱物と相互作用する細菌の環境認識機構

细菌与矿物质相互作用的环境识别机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kuroiwa Fu;Nishino Akira;Mandal Yasuko;Honzawa Masataka;Suenaga-Hiromori Miki;Suzuki Kakeru;Takani Yukie;Miyagi-Inoue Yukino;Yamaguchi Haruhiko;Yamashita Satoshi;Takahashi Seiji;Tozawa Yuzuru;高妻篤史
通讯作者：
高妻篤史

微生物電気化学システムの効率化に向けた電極電位誘導性遺伝子発現系の構築

构建电极电位诱导基因表达系统以提高微生物电化学系统的效率