生きた微生物が电気エネルギーを作り出す仕组みを解明 微生物発电のメカニズム解明により、従来モデルに较べて１０００倍以上の効率での电気生产が可能
生きた微生物が细胞の外にある电极などに电子を渡す过程を「细胞外电子移动」と呼び、バイオマスや有机廃液をエネルギー源として电力を作り出す微生物燃料电池の重要な反応过程です。その仕组み関しては、①电子を输送するフラビンなどの分子を微生物が作り出す、②フラビンが微生物から电子を受け取る、③电子を受け取ったフラビンが电极へと电子を运ぶことで进行している、とこれまで考えられてきました。
© Akihiro Okamoto. タンパク質と結合したフラビンの量と微生物が流す電子量が正比例している事から結合フラビンが最も効率的に電子を流していることが分かる。
今回、东京大学大学院工学系研究科の冈本助教、桥本教授、中村助教（现?理化学研究所チームリーダー）は、南カリフォルニア大学の狈别补濒蝉辞苍教授と共同で、従来型の発电モデルを覆す微生物の新规な能力を明らかにしました。冈本助教らは电気化学的手法を用いた検讨より、微生物は、自ら分泌したフラビンを细胞表面にあるタンパク质と结合させた状态で、细胞の外へ电子を放出していることを突き止めました。さらに、フラビンがタンパク质に结合した状态を作りだすことで、従来モデルと比较して1000倍以上も高い効率で细胞から电子を引き抜くことが可能であることを明らかにしました。微生物が电気を作り出す仕组みを明らかにした本成果は、微生物燃料电池の高出力化や、さらには微生物による金属腐食の抑制技术の开発につながることが期待されます。
论文情报
Akihiro Okamoto, Kazuhito Hashimoto, Kenneth H. Nealson, Ryuhei Nakamura,
“Rate Enhancement of Bacterial Extracellular Electron Transport Involves Bound Flavin Semiquinones”,
Proceedings of the National Academy of Sciences doi: 10.1073/pnas.1220823110.
