茨城大学
農学部
食生命科学科

教授

西原 宏史

ニシハラ ヒロフミ
NISHIHARA Hirofumi

学歴

  1. 東北大学 農学部 農芸化学科 1986 卒業

学位

  1. 博士(農学) 東京大学

教育・研究活動状況

微生物水素酸化系の解析と低炭素社会をめざした産業的利用

水素酸化細菌と呼ばれる特殊な微生物は水素を酸化してエネルギーを獲得し、炭酸固定を行って増殖することができる。このような微生物の水素酸化系や水素酸化酵素の解析を行い、資源の生産や環境負荷の低減につながる水素利用技術の開発に取り組んでいる。水素酸化酵素の機能や構造の解析と燃料電池触媒への利用、水素を反応駆動力として利用したクリーンな物質生産プロセスの開発などを目指している。

研究分野

  1. 生物機能・バイオプロセス
  2. 応用微生物学
  3. 応用生物化学

研究キーワード

  1. 水素酸化細菌、水素酸化酵素、ヒドロゲナーゼ、水素、燃料電池触媒、バイオプロセスによる有用物質生産、バイオ産業技術

研究テーマ

  1. 水素酸化酵素ヒドロゲナーゼの解析とエネルギー開発への利用 ヒドロゲナーゼは燃料電池触媒としての機能をもち、微生物の培養によりいくらでも調製可能であることから、高価な希少資源である白金触媒に替わる利用が着目される。海水から分離された水素酸化細菌から耐久性と触媒活性に優れるヒドロゲナーゼが発見され、本酵素の機能や安定性に関する基礎的な解析、実用化に向けた取り組みを推進している。 1993-現在
  2. 水素利用型微生物触媒の開発とクリーンな有用物質生産プロセスへの利用 高温高圧条件などを必要とし、多量のエネルギーを消費する化学反応プロセスに対し、常温常圧で機能するバイオプロセスは環境負荷が小さい。特に水素酸化反応は環境汚染物質を生じないため、理想的である。微生物水素酸化反応により有用酵素反応に必要なATPやNAD(P)Hを供給し、物質生産を行う微生物触媒の開発と利用に取り組んでいる。 2001-現在
  3. 水素酸化細菌の利用による炭酸ガスの有機資源化 水素酸化細菌の高い炭酸固定能力を利用し、炭酸ガスの有機資源化(バイオマス資源の生産)に関する研究を行っている。 1986-現在

著書

  1. 「微生物機能を活用した革新的生産技術の最前線 -ミニマムゲノムファクトリーとシステムバイオロジー-」(編集 清水昌ら)、ヒドロゲナーゼ反応のエネルギー供給系への応用 西原宏史,五十嵐泰夫,石井正治 シーエムシー出版 2007/12
  2. Genus III Hydrogenovibrio Nishihara, Igarashi and Kodama 1991b, 132VP Nishihara, H. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology (2nd edn.), The Williams & Wilkins Co., Baltimore 2005
  3. Biomass production from carbon dioxide by a marine hydrogen-oxidizing bacterium, Hydrogenovibrio marinus Nishihara, H., Igarashi, Y., Kodama, T. Microbial utilization of renewable resources(NRCT, NUS, DOST-JSPS Joint Seminor on Biotechnology) 1992
  4. Biomass production from carbon dioxide by a marine hydrogen-oxidizing bacterium Hydrogenovibrio marinus Igarashi, Y., Nishihara, H., Kodama, T. Biochemical engineering for 2001(Proceedings of Asia-Pacific Biochemical Engineering Conference 1992), Springer-Verlag, Tokyo 1992

論文

  1. 研究論文(学術雑誌) 共著 Structural and functional insights into thermally stable cytochrome c' from a thermophile Fujii, S., Oki, H., Kawahara, K., Yamane, D., Yamanaka, M., Maruno, T., Kobayashi, Y., Masanari, M., Wakai, S., Nishihara, H., Ohkubo, T., Sambongi, Y. Protein Sci. 26, 737-748 2017
  2. 研究論文(学術雑誌) 共著 Structural basis of the redox switches in the NAD-reducing soluble [NiFe]-hydrogenase Shomura, Y., Taketa, M., Nakashima, H., Tai, H., Nakagawa, H., Ikeda, Y., Ishii, M., Igarashi, Y., Nishihara, H., Yoon, K. S., Ogo, S., Hirota, S., Higuchi, Y. Science 357, 928-932 2017/09
  3. 研究論文(学術雑誌) 共著 Bioelectrochemical analysis of thermodynamics of the catalytic cycle and kinetics of the oxidative inactivation of oxygen-tolerant [NiFe]-hydrogenase So, K., Hamamoto, R., Takeuchi, R., Kitazumi, Y., Shirai, O., Endo, R., Nishihara, H., Higuchi, Y., Kano, K. J. Electroanal. Chem. Elsevier 766, 152-161 2016/02 10.1016/j.jelechem.2016.02.009
  4. 研究論文(学術雑誌) 共著 Improved purification, crystallization and crystallographic study of Hyd-2-type [NiFe]-hydrogenase from Citrobacter sp. S-77 Muhd Noor, N.D., Nishikawa, K., Nishihara, H., Yoon, K.-S., Ogo, S., Higuchi, Y. Acta Cryst. F72, 53-58 2016/01 10.1107/S2053230X15024152
  5. 研究論文(学術雑誌) 共著 Structural differences of oxidized iron-sulfur and nickel-iron cofactors in O2-tolerant and O2-sensitive hydrogenases studied by X-ray absorption spectroscopy Sigfridsson, K. G. V., Leidel, N., Sanganas, O., Chernev, P., Fritsch, J., Lenz, O., Yoon, K. S., Nishihara, H., Parkin, A., Armstrong, F. A., Infossi, P., Giudici-Orticoni, M., Dementin, S., Rousset, M., De Lacey, A. L., Haumann, M. Biochim. Biophys. Acta – Bioenergetics 1847/ 2, 162-170 2015/02 10.1016/j.bbabio.2014.06.011

研究発表

  1. ポスター発表 水素酸化細菌の培養特性と独立栄養代謝活性の解析 日本農芸化学会2016年度大会 2016/03/30
  2. ポスター発表 Hydrogenovibrio marinus由来膜結合型ヒドロゲナーゼのRalstonia eutrophaにおける発現 第67回日本生物工学会大会 2015/10/28
  3. 口頭発表(一般) 非白金水素エネルギー変換系につなげるヒドロゲナーゼの電気化学的アプローチ 日本農芸化学会2014年度大会 2014/03/29
  4. ポスター発表 Carbon utilization in chemolithoautotrophs Hydrogenophilus thermoluteolus TH-1 第65回日本生物工学会大会 2013/09/18
  5. ポスター発表 水素酸化細菌Hydrogenophilus thermoluteolusの培養特性と独立栄養代謝活性の解析 第65回日本生物工学会大会 2013/09/18

知的財産権

  1. 特許 ヒドロゲナーゼの単離精製法、ヒドロゲナーゼ酵素溶液、及び当該ヒドロゲナーゼ酵素溶液を用いて作製した電極触媒を用いた燃料電池 2007-107833 2007/04/17 2008-263803 2008
  2. 特許 耐熱耐酸素性ヒドロゲナーゼ遺伝子 特願平11-164213 1999/06/10 特開2000-350585 2000/12/19
  3. 特許 酵素電極およびその製造方法 特願2008-208690 2008 特開2010-043978 2010 第5219265号 2013
  4. 特許 電極触媒及びこれを用いた酵素電極、並びにヒドロゲナーゼの改変方法 2007-157687 2007/06/14 2008-306979 2008 第4519156号 2010
  5. 特許 酸化還元酵素と光合成反応中心との連結体による光駆動物質生産法 特願2004-226187 2004/07/05 特開2006-020614 2006 第4614053号 2010

受賞

  1. BCSJ賞(日本化学会・欧文誌編集委員会) 日本化学会欧文誌(Bulletin of the Chemical Society of Japan)に掲載の論文 Kinetic analysis of inactivation and enzyme reaction of oxygen-tolerant [NiFe]-hydrogenase at direct electron transfer-type bioanode. Bull. Chem. Soc. Jpn., 87 (11): 1177-1185 (2014) 2014/11/15

所属学協会

  1. 日本蛋白質科学会
  2. 環境バイオテクノロジー学会
  3. 日本生物工学会
  4. 日本農芸化学会

報道出演・資料(DB等)提供

  1. 茨城新聞 新聞 2007/12/25
  2. 茨城新聞 新聞 2007/12/18
  3. 日経産業新聞 新聞 2010/01/20
  4. 日経産業新聞 新聞 2011/09/21
  5. 日本経済新聞 新聞 2011/10/17