地球上のあらゆる生命は電子移動反応を利用することで維持され、活動しています。しかし、細胞内は絶縁性の脂質膜で包まれておりそのエネルギー状態を精緻に捉えることは困難です。近年、実は多くのバクテリアが、導電性ナノ粒子やレドックス小分子、膜酵素を電子キャリアーとして使い、細胞外にある鉱物との電子のやり取りをする多種多様な機構を有する「電気細菌」であることが明らかになってきました。当研究室では、この電気細菌の持つ仕組みを理解・模倣することで、細胞内へ効率的にアクセスする物質・技術を開発し、革新的な医療や環境・エネルギー技術の創成へ繋げることを目指しています。

電気細菌は、電極触媒として用いることで発電や物質合成といった恩恵をもたらす一方で環境中やヒト体内では、我々にとって有害な反応を媒介しています。例えば、鉄腐食細菌は、鉄から電子を直接引き抜くことで、嫌気環境で起きる鉄腐食反応を大幅に加速させ、莫大な経済損失と安全事故を引き起こしています。鉄腐食細菌の電子引き抜き機構を理解・制御することは、嫌気鉄腐食を遅らせる材料開発や腐食センサーの開発へとつながります。他にも種々の病原細菌における電気細菌としての性質が我々の研究から明らかになっており、細菌活性を電気によって検出・抑制する技術開発へと展開しています。