Electrochemical acceleration of ammonium biosynthesis from nitrogen gas

电化学加速氮气生物合成铵

基本信息

  • 批准号:
    20F20105
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-11-13 至 2023-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Bioelectrocatalysis uses living cells to realize the two-way conversion of chemical bond energy and electrical energy in organic matter. It has received extensive attention and has been initially applied to fuel cell power supply, electrochemical nitrogen/carbon fixation, and electrochemical synthesis of high-value organic matter. The key to energy conversion in living cells lies in heme, which has a transmembrane multiferroic porphyrin structure. Controlling the arrangement between heme-iron porphyrins is a promising strategy to improve electron transfer. We controlled the expression of heme MtrC in Escherichia coli and investigated the feasibility of regulating the arrangement of heme porphyrins by utilizing the mechanical interaction between heme proteins on the cell membrane. Through the circular dichroism difference spectrum developed by the research group, we proved the exciton coupling effect between heme, that is, the adjustment effect of the arrangement between porphyrin centers on the electron transfer rate. We believes that this research will have a significant impact on environmental engineering and will be of significant interest to many other fields of study ranging from biochemistry to materials science.
生物电催化利用活细胞实现有机物中化学键能和电能的双向转换。受到广泛关注,并已初步应用于燃料电池供电、电化学固氮/固碳、高值有机物电化学合成等领域。活细胞能量转换的关键在于血红素,它具有跨膜多铁卟啉结构。控制血红素-铁卟啉之间的排列是改善电子转移的一种有前途的策略。我们控制了大肠杆菌中血红素MtrC的表达,并研究了利用细胞膜上血红素蛋白之间的机械相互作用来调节血红素卟啉排列的可行性。通过课题组开发的圆二色差光谱,我们证明了血红素之间的激子耦合效应,即卟啉中心之间的排列对电子转移速率的调节作用。我们相信这项研究将对环境工程产生重大影响,并将引起从生物化学到材料科学等许多其他研究领域的重大兴趣。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Current Production Capability of Drug-Resistant Pathogen Enables Its Rapid Label-Free Detection Applicable to Wastewater-Based Epidemiology
目前的耐药病原体生产能力使其能够快速无标记检测,适用于废水流行病学
  • DOI:
    10.3390/microorganisms10020472
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Miran Waheed;Long Xizi;Huang Wenyuan;Okamoto Akihiro
  • 通讯作者:
    Okamoto Akihiro
Mechano-control of Extracellular Electron Transport Rate via Modification of Inter-heme Coupling in Bacterial Surface Cytochrome
通过修饰细菌表面细胞色素中的血红素间耦合来机械控制细胞外电子传输速率
  • DOI:
    10.1021/acs.est.3c00601
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Long Xizi;Tokunou Yoshihide;Okamoto Akihiro
  • 通讯作者:
    Okamoto Akihiro
Riboflavin-rich agar enhances the rate of extracellular electron transfer from electrogenic bacteria inside a thin-layer system
富含核黄素的琼脂可提高薄层系统内产电细菌的细胞外电子转移速率
  • DOI:
    10.1016/j.bioelechem.2022.108252
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Long Xizi;Li Wei;Okamoto Akihiro
  • 通讯作者:
    Okamoto Akihiro
Outer membrane compositions enhance the rate of extracellular electron transport via cell-surface MtrC protein in Shewanella oneidensis MR-1
外膜成分通过细胞表面 MtrC 蛋白增强希瓦氏菌 MR-1 的细胞外电子传输速率
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2020.124290
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Long Xizi;Okamoto Akihiro
  • 通讯作者:
    Okamoto Akihiro
Outer membrane compositions enhance the rate of extracellular electron transport via cell-surface MtrC protein in Shewanella oneidensis MR-1
外膜成分通过细胞表面 MtrC 蛋白增强希瓦氏菌 MR-1 的细胞外电子传输速率
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2020.124290
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Long Xizi;Okamoto Akihiro
  • 通讯作者:
    Okamoto Akihiro
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  • DOI:
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    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
    岡本 章玄
  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
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    岡本 章玄
  • 通讯作者:
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知道了