井上 謙吾 (イノウエ ケンゴ)

INOUE Kengo

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所属

農学部 応用生物科学科

職名

准教授

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学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(農学) ( 2007年3月   東京大学 )

研究分野 【 表示 / 非表示

  • ライフサイエンス / 応用微生物学

 

論文 【 表示 / 非表示

  • Performance of stacked microbial fuel cells with Barley–Shochu waste 査読あり

    Fujimura S., Kamitori K., Kamei I., Nagamine M., Miyoshi K., Inoue K.

    Journal of Bioscience and Bioengineering   2022年5月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Bioscience and Bioengineering  

    The treatment of barley–shochu waste combined with electricity generation was examined using stacked microbial fuel cells (SMFCs). The maximum chemical oxygen demand (CODCr) removal efficiency and maximum power density were achieved at 36.7 ± 1.1% and 4.3 ± 0.2 W m⁻³ (15.7 ± 0.9 mW m−2). The acetic acid concentration in effluent increased, whereas the citric acid, ethanol and sugar concentrations decreased during the operation. Microbial community analysis of the anode cell suspension and raw barley–shochu waste revealed that Clostridiaceae, Acetobacteraceae, and Enterobacteriaceae became predominant after the operation, implying that microorganisms belonging to these families might be involved in organic waste decomposition and electricity generation in the SMFCs.

    DOI: 10.1016/j.jbiosc.2022.02.004

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  • Unexpected genomic features of high current density-producing Geobacter sulfurreducens strain YM18 査読あり

    Fujikawa T., Ogura Y., Ishigami K., Kawano Y., Nagamine M., Hayashi T., Inoue K.

    FEMS microbiology letters   368 ( 17 )   2021年9月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:FEMS microbiology letters  

    Geobacter sulfurreducens produces high current densities and it has been used as a model organism for extracellular electron transfer studies. Nine G. sulfurreducens strains were isolated from biofilms formed on an anode poised at -0.2 V (vs SHE) in a bioelectrochemical system in which river sediment was used as an inoculum. The maximum current density of an isolate, strain YM18 (9.29 A/m2), was higher than that of the strain PCA (5.72 A/m2), the type strain of G. sulfurreducens, and comparable to strain KN400 (8.38 A/m2), which is another high current-producing strain of G. sulfurreducens. Genomic comparison of strains PCA, KN400 and YM18 revealed that omcB, xapD, spc and ompJ, which are known to be important genes for iron reduction and current production in PCA, were not present in YM18. In the PCA and KN400 genomes, two and one region(s) encoding CRISPR/Cas systems were identified, respectively, but they were missing in the YM18 genome. These results indicate that there is genetic variation in the key components involved in extracellular electron transfer among G. sulfurreducens strains.

    DOI: 10.1093/femsle/fnab119

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  • Complete genome sequence of high current-producing Geobacter sulfurreducens strain YM35, isolated from river sediment in Japan 査読あり

    Fujikawa T., Ogura Y., Hayashi T., Inoue K.

    Microbiology Resource Announcements   10 ( 33 )   2021年8月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Microbiology Resource Announcements  

    Here, we report the complete genome sequence of Geobacter sulfurreducens strain YM35, which was isolated from biofilms formed on an anode in a bioelectrochemical system where river sediment was used as an inoculum. The chromosome is 3,745,223bp with a G1C content of 60.9%. The chromosome contains 3,324 protein-coding genes.

    DOI: 10.1128/MRA.00539-21

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  • Crystal structure of the ferredoxin reductase component of carbazole 1,9a-dioxygenase from Janthinobacterium sp. J3 査読あり

    Ashikawa Y., Fujimoto Z., Inoue K., Yamane H., Nojiri H.

    Acta Crystallographica Section D: Structural Biology   77   921 - 932   2021年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Acta Crystallographica Section D: Structural Biology  

    Carbazole 1,9a-dioxygenase (CARDO), which consists of an oxygenase component and the electron-transport components ferredoxin (CARDO-F) and ferredoxin reductase (CARDO-R), is a Rieske nonheme iron oxygenase (RO). ROs are classified into five subclasses (IA, IB, IIA, IIB and III) based on their number of constituents and the nature of their redox centres. In this study, two types of crystal structure (type I and type II) were resolved of the class III CARDO-R from Janthinobacterium sp. J3 (CARDO-RJ3). Superimposition of the type I and type II structures revealed the absence of flavin adenine dinucleotide (FAD) in the type II structure along with significant conformational changes to the FAD-binding domain and the C-terminus, including movements to fill the space in which FAD had been located. Docking simulation of NADH into the FAD-bound form of CARDO-RJ3 suggested that shifts of the residues at the C-terminus caused the nicotinamide moiety to approach the N5 atom of FAD, which might facilitate electron transfer between the redox centres. Differences in domain arrangement were found compared with RO reductases from the ferredoxin-NADP reductase family, suggesting that these differences correspond to differences in the structures of their redox partners ferredoxin and terminal oxygenase. The results of docking simulations with the redox partner class III CARDO-F from Pseudomonas resinovorans CA10 suggested that complex formation suitable for efficient electron transfer is stabilized by electrostatic attraction and complementary shapes of the interacting regions.

    DOI: 10.1107/S2059798321005040

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  • Proteolytic Maturation of the Outer Membrane c-Type Cytochrome OmcZ by a Subtilisin-Like Serine Protease Is Essential for Optimal Current Production by Geobacter sulfurreducens 査読あり 国際共著

    Kai A., Tokuishi T., Fujikawa T., Kawano Y., Ueki T., Nagamine M., Sakakibara Y., Suiko M., Inoue K.

    Applied and environmental microbiology   87 ( 12 )   2021年5月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Applied and environmental microbiology  

    An outer membrane c-type cytochrome (OmcZ) in Geobacter sulfurreducens is essential for optimal current production in microbial fuel cells. OmcZ exists in two forms, small and large, designated OmcZS and OmcZL, respectively. However, it is still not known how these two structures are formed. A mutant with a disruption of the GSU2075 gene encoding a subtilisin-like serine protease (designated ozpA for the OmcZprotease), which is located downstream of omcZ, produced low currents at a level similar to that of the omcZ-deficient mutant strain. Biochemical analyses revealed that the ozpA mutant accumulated OmcZL and did not produce OmcZS, which is thought to be a mature form that is essential for the extracellular electron transfer to the electrode. A heterologous expression system cell lysate from an Escherichia coli strain producing OzpA cleaved OmcZL and generated OmcZS as the proteolytic product. Among the culture supernatant, loosely bound outer surface, and intracellular protein fractions from wild-type G. sulfurreducens, only the culture supernatant protein fraction showed OmcZL cleavage activity, indicating that the mature form of OmcZ, OmcZS, can be produced outside the cells. These results indicate that OzpA is an essential protease for current production via the maturation of OmcZ, and OmcZS is the key to the extracellular electron transfer to electrodes. This proteolytic maturation of OmcZ is a unique regulation among known c-type cytochromes in G. sulfurreducens. IMPORTANCE Microbial fuel cells are a promising technology for energy generation from various waste types. However, the molecular mechanisms of microbial extracellular electron transfer to the electrode need to be elucidated. G. sulfurreducens is a common key player in electricity generation in mixed-culture microbial fuel cell systems and a model microorganism for the study of extracellular electron transfer. Outer membrane c-type cytochrome OmcZ is essential for an optimal current production by G. sulfurreducens. OmcZ proteolytic cleavage occurs during maturation, but the underlying mechanism is unknown. This study identifies a subtilisin-like protease, OzpA, which plays a role in cleaving OmcZ and generating the mature form of OmcZ (OmcZS). OzpA is essential for current production and, thus, the proteolytic maturation of OmcZ. This is a novel regulation of the c-type cytochrome for G. sulfurreducens extracellular electron transfer. This study also provides new insights into the design strategy and development of microbial extracellular electron transfer for an efficient energy conversion from chemical energy to electricity.

    DOI: 10.1128/AEM.02617-20

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • 微生物を用いた発電および水素生産

    井上謙吾( 担当: 分担執筆 ,  範囲: Geobacter属細菌の発電機構と応用)

    シーエムシー出版  2021年11月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

  • バイオエネルギー再燃

    井上謙吾( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 芋焼酎粕を用いた微生物燃料電池の開発)

    シーエムシー出版  2021年11月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

  • Electron-Based Bioscience and Biotechnology

    Takashi Fujikawa, Kengo Inoue( 担当: 分担執筆)

    Springer  2020年9月 

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

  • バイオマスエネルギーの技術と市場

    井上謙吾( 担当: 共著)

    シーエムシー出版  2016年10月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

  • Manual of Environmental Microbiology 4th edition

    Inoue, K., Pinyakong, O., Kasuga, K., Nojiri, H.( 担当: 共著)

    ASM Press  2016年5月 

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

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MISC 【 表示 / 非表示

  • 電気化学活性微生物による有機性廃棄物の有効利用 招待あり 査読あり

    井上謙吾

    生物工学会誌   99 ( 12 )   623 - 626   2021年12月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    DOI: 10.34565/seibutsukogaku.99.12_623

  • 微生物燃料電池を用いた未利用バイオマス発電 招待あり 査読あり

    井上謙吾

    日本海水学会誌   74 ( 1 )   9 - 14   2020年2月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:日本海水学会  

  • 芋焼酎粕を用いた微生物燃料電池の開発 招待あり 査読あり

    井上謙吾

    バイオサイエンスとインダストリー   77 ( 4 )   2019年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:バイオインダストリー協会  

  • 嫌気性微生物による発電と汚染物質分解~マサチューセッツ大学での微生物燃料電池研究で得たもの~ 招待あり

    井上謙吾

    日本微生物生態学会誌   32 ( 2 )   61 - 63   2017年10月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 微生物生態と水環境工学に関する最新研究動向 招待あり

    栗栖太、伊藤司、青井議輝、久保田健吾、佐藤弘泰、金田一智規、井上謙吾、寺田昭彦

    日本水環境学会誌   39   444 - 451   2016年

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • 細菌の細胞外への電子伝達に関する研究 招待あり

    井上謙吾

    第19回微生物研究会  2021年11月13日 

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    開催年月日: 2021年11月13日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  • Electrode Reduction by Geobacter sulfurreducens 招待あり 国際会議

    井上謙吾

    International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021  2021年11月4日 

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    開催年月日: 2021年11月4日 - 2021年11月6日

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  • 細菌の細胞外への電子伝達メカニズム 招待あり

    井上謙吾

    第12回トランスポーター研究会九州支部会  2021年8月7日 

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    開催年月日: 2021年8月7日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  • 地域資源バイオマスを利用した微生物燃料電池

    井上謙吾

    日本農芸化学会大会 

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    開催年月日: 2021年3月18日 - 2021年3月21日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  • 焼酎粕微生物燃料電池の性能向上に関する研究

    藤村壮一郎,神取和也,長嶺美幸,三吉啓二,井上謙吾

    日本フードファクター学会・農芸化学会西日本支部会合同大会 

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    開催年月日: 2020年11月28日 - 2020年11月29日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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受賞 【 表示 / 非表示

  • ハイステップ研究者

    2018年1月   宮崎大学  

    井上謙吾

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    受賞国:日本国

  • 日本農芸化学会西日本市部会奨励賞

    2017年1月   日本農芸化学会西日本支部会  

    井上謙吾

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  • ハイステップ研究者

    2014年10月   宮崎大学  

    井上謙吾

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    受賞国:日本国

  • 極限環境生物学会奨励賞

    2012年12月   極限環境生物学会  

    井上謙吾

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  • 日本環境バイオテクノロジー学会奨励賞

    2012年6月   日本環境バイオテクノロジー学会  

    井上謙吾

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

科研費(文科省・学振・厚労省)獲得実績 【 表示 / 非表示

  • 微生物に秘められた驚くべき力

    研究課題/領域番号:HT30267  2018年11月

    日本学術振興会  科研費補助金  ひらめき☆ときめきサイエンス

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    担当区分:研究代表者 

  • Geobacter属細菌の細胞外電子伝達ネットワークの解明

    2016年04月 - 2019年03月

    科学研究費補助金  基盤研究(C)

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    担当区分:研究代表者 

    Geobacter属細菌の細胞外電子伝達ネットワークの解明

  • 鉄還元細菌のマルチヘムc型シトクロムの生産・分泌機構の解明

    2014年04月 - 2016年03月

    科学研究費補助金  若手研究(B)

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    担当区分:研究代表者 

    鉄還元細菌のマルチヘムc型シトクロムの生産・分泌機構の解明

  • ヘテロ環芳香族化合物の嫌気的分解経路の解明

    2012年04月 - 2014年03月

    科学研究費補助金  若手研究(B)

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    担当区分:研究代表者 

    ヘテロ環芳香族化合物の嫌気的分解経路の解明

  • 鉄還元性多環芳香族化合物分解細菌の探索

    2010年09月 - 2012年04月

    科学研究費補助金  若手研究(スタートアップ)

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    鉄還元性多環芳香族化合物分解細菌の探索

その他競争的資金獲得実績 【 表示 / 非表示

  • 木材乾燥機廃液浄化技術の実証研究

    2019年09月 - 2021年08月

    地方自治体  環境イノベーション支援事業 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

  • 焼酎廃液微生物燃料電池の実用化に向けた開発

    2019年09月 - 2021年08月

    地方自治体  環境イノベーション支援事業 

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    資金種別:競争的資金

  • 環境汚染物質分解型多機能微生物燃料電池の開発

    2011年04月 - 2015年03月

    東電記念財団  東電記念財団研究助成 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    環境汚染物質分解型多機能微生物燃料電池の開発

共同研究実施実績 【 表示 / 非表示

  • 木材乾燥機廃液浄化技術の開発

    2021年11月 - 2023年05月

    株式会社高嶺木材  国内共同研究 

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    担当区分:研究代表者  共同研究区分:国内共同研究

  • 微生物燃料電池の畜産廃水処理への適用に関する研究

    2021年07月 - 2023年06月

    日本工営株式会社  国内共同研究 

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    担当区分:研究代表者  共同研究区分:国内共同研究

  • 微生物燃料電池の畜産廃水処理への適用に関する研究

    2020年07月 - 2021年03月

    日本工営株式会社  国内共同研究 

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    担当区分:研究代表者  共同研究区分:国内共同研究