Publication list

青文字：研究室メンバー

2025

(-) H.Maskawa, T.K.Savage, S.Tsujimura, N.Nomura, M.Toyofuku, and Y.Tokunou#, under preparation (#:Corresponding author)

(-) Y.Tokunou#, T.Nagakubo, M.Toyofuku, A.Okamoto, and N.Nomura, under preparation (#:Corresponding author)

(-) Y.Tokunou#, Y.Manabe, T.Yamamoto, M.Toyofuku, and N.Nomura, under preparation (#:Corresponding author)

(-) Y.Tokunou#, Y.Manabe, M.Koshimizu, Y.Kogure, M.Toyofuku, and N.Nomura, under preparation (#:Corresponding author)

(-) H.Tongu, M.Toyofuku, N.Nomura, and Y.Tokunou#, under preparation (#:Corresponding author)

(-) S.Sato-Soto, A. Zhou, Y.Tokunou, K.Yamada, T.Fukushima, and S.Tsujimura#, under review

(18) Y.Tokunou#, T.Yamazaki, T.Fujikawa, and A.Okamoto# (#:Corresponding author)

“Decoding in-cell respiratory enzyme dynamics by label-free in situ electrochemistry” 

Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 122 (12) e2418926122, 2025 LINK　筑波大学プレスリリース、JSTプレスリリース

私たちの細胞内では多くの酵素が電子をやり取りしながら協力して働いていますが、酵素の働きを直接観察することは困難とされてきました。この論文では、電極から電子を注入することで複雑に相互作用する呼吸関連の酵素を駆動し、その機能を詳しく分析する新技術を開発しました。

(17) K.Takahashi, R.Takeda, T.K.Savage, M.Kataoka, S.Okabe, N.Nomura, M.Oshiki, M.Toyofuku, and Y.Tokunou# (#:Corresponding author)

“Membrane vesicles of Shewanella oneidensis MR-1 enhance denitrification growth in a species-selective manner” 

 BioRxiv, 2025 (Preprint) LINK

シュワネラ菌が産生する膜小胞が異種微生物の脱窒を促進することを発見しました。脱窒菌の種類によってシュワネラ菌の膜小胞の脱窒促進効果の度合いが異なるという、微生物種ごとの相性があり面白いです。この選択性と細胞の疎水性には相関があるようで、環境中ではシュワネラ菌が選択的に脱窒菌と協調して脱窒呼吸を駆動していることが想定されます。

(16) M.Rezki, M.M.Hossain, T.K.Savage, Y.Tokunou, and S.Tsujimura

“Rational Design of Redox Active Metal Organic Frameworks for Mediated Electron Transfer of Enzyme” 

Mater. Horiz., 12, 760–769, 2025 LINK　筑波大学プレスリリース

筑波大理工系の辻村教授がメインのプロジェクトで、ガス吸蔵に利用されるMOF(金属有機構造体)を使った酵素電気化学の論文です。非常に電子伝達効率が高く素晴らしいです。また、MOFと酵素をつなぐために酸化還元分子を入れたときのMOFの骨格がドラスティックに変わる様子が見れて面白いです。

2024

(15) T.K.Savage, S.Tsujimura, N.Nomura, M.Toyofuku, and Y.Tokunou#(#:Corresponding author))

“Electrocatalysis of Bacterial Membrane Vesicles” 

 ChemRxiv, 2024 (Preprint) LINK

これまで生体材料を触媒とする場合には、単離精製した酵素を使うか生きた微生物を使うという２つの選択肢しかありませんでしたが、MVという第３の選択肢を提供しました。酵素よりも寿命が長く、微生物よりも安定した電流値が出るのでセンサーなどへの応用が期待できます。

(14) Y.Tokunou#, H.Tongu, M.Toyofuku, and N.Nomura,  (#:Corresponding author)

“Variations in Flavin Redox States during Extracellular Electron Transfer and Electron Conduction in Shewanella oneidensis” 

Electrochem. Commun., 165, 107751, 2024 LINK

本研究で開発したコロニー導電率測定技術を応用し、微生物コロニー中での酸化還元種の特定に成功しました。電極表面で起こる酸化還元反応と、コロニー内部で起こる酸化還元反応が異なることを実証しました。

(13) Y.Tokunou#, H.Tongu, Y. Kogure, A.Okamoto, M.Toyofuku, and N.Nomura,  (#:Corresponding author)

“Colony-Based Electrochemistry Reveals Electron Conduction Mechanisms Mediated by Cytochromes and Flavins in Shewanella oneidensis” 

Environ. Sci. Technol., 58, 10, 4670–4679, 2024 LINK　筑波大学プレスリリース、JSTプレスリリース、EurekAlertプレスリリース

寒天上のコロニーの中に流れる電気の速度(導電率)を測定する新技術を開発しました。導電率は微生物を使ったバイオテクノロジー(微生物燃料電池など)で重要ですが、今までジオバクターという特殊な菌でしか導電率は測定できませんでした。本研究で開発した極めてシンプルな実験系は、あらゆる微生物の導電率測定へと展開できる可能性を秘めています。

2023

(12) X.Long, Y.Tokunou, and A.Okamoto#, 

“Mechano-control of Extracellular Electron Transport Rate via Modification of Inter-heme Coupling in Bacterial Surface Cytochrome” 

Environ. Sci. Technol., 57, 19, 7421–7430, 2023 LINK

2022

(11) Y.Tokunou#, M.Toyofuku, and N.Nomura, (#: Corresponding author)

“Physiological Benefits of Oxygen-Terminating Extracellular Electron Transfer” 

mBio, 13 (6), e01957-22, 2022 LINK

微生物は、環境中でバイオフィルムという集合体を形成して生息しています。バイオフィルムはバリアとしての機能を持つため、内部の微生物は外部からの薬剤や抗生物質に対する耐性を獲得します。このような微生物にとってのメリットだけでなく、内部に栄養や酸素が届きにくいというデメリットもあることが分かっています。近年では、こうしたデメリットを克服する手法として、微生物がバイオフィルム内の電気の流れを利用していることが明らかになってきました。バイオフィルム内に電気が流れることによる細胞内の呼吸・代謝の変化や、生理的なメリット、生態学的な意義などについてまとめています。

2021

(10) Y.Tokunou, R.V.Lemos, S.Tsujimura, A.Okamoto, P.Ledezma, and S.Freguia#, 

“Synechococcus and other bloom-forming cyanobacteria exhibit unique redox signatures” 

ChemElectroChem, 8(2), p360-364, 2021 [Selected as a Cover Feature] LINK

シアノバクテリアの異常増殖であるアオコの発生は、水質を悪化させ環境問題を引き起こします。本論文では、増殖初期のシアノバクテリアを電気的に検出する可能性について議論し、実験を行っています。アオコ発生にかかわる3つの主要なシアノバクテリアについて電気化学測定を行ったところ、いずれも特徴的な互いに異なる電位の酸化還元ピークを示したことから、他の環境中の電気活性細菌とオーバーラップせずにシアノバクテリアの電気化学検出ができる可能性が示唆されました。電気化学的測定は、シアノバクテリアの種を同定する能力を内蔵した、新しいシアノバクテリア定量センサーの有望な技術になりうると考えています。

(9) R.V.Lemos, S.Tsujimura, P.Ledezma, Y.Tokunou, A.Okamoto, and S.Freguia#, 

“Extracellular electron transfer by Microcystis aeruginosa is solely driven by high pH” 

Bioelectrochemistry, 137, 2021 LINK

2019

(8) Y.Tokunou, K.Saito, R.Hasegawa, K.H.Nealson, K.Hashimoto, H.Ishikita, and A.Okamoto#, 

“Basicity of N5 in semiquinone dictates the rate of respiratory electron outflow in Shewanella oneidensis MR-1” 

BioRxiv, 686493; DOI: https://doi.org/10.1101/686493 (Preprint)

(7) Y.Tokunou and A.Okamoto#, 

“Geometrical Changes in the Hemes of Bacterial Surface c-Type Cytochromes Reveal Flexibility in Their Binding Affinity with Minerals”

 Langmuir, 35 (23), p7529-7537, 2019 [Selected as a Supplementary Cover] LINK

2018

(6) Y.Tokunou, P.Chinotaikul, S.Hattori, T.A.Clarke, L.Shi, K.Hashimoto, K.Ishii, and A.Okamoto#, 

“Whole-Cell Circular Dichroism Difference Spectroscopy Reveals an In Vivo-Specific Deca-Heme Conformation in Bacterial Surface Cytochromes” 

Chem. Commun, 54, p13933-13936, 2018 [Selected as a Front Back Cover] LINK

(5) Y.Tokunou, K.Hashimoto, and A.Okamoto#, 

“Electrochemical Detection of Deuterium Kinetic Isotope Effect on Extracellular Electron Transport in Shewanella oneidensis MR-1” 

J. Vis. Exp., e57584, p1-9, 2018 LINK

2017

(4) A.Okamoto+, Y.Tokunou+, S. Kalathil, and K.Hashimoto, (+: Equal contribution)

“Proton Transport in the Outer-Membrane Flavocytochrome Complex Limits the Rate of Extracellular Electron Transport” Angew. Chem. Int. Ed., 56, p9082-9086, 2017 LINK

2016

(3) Y.Tokunou, K.Hashimoto, and A.Okamoto#, 

“Acceleration of Extracellular Electron Transfer by Alternative Redox Molecules to Riboflavin for Outer-Membrane Cytochrome c of Shewanella oneidensis MR-1” 

J. Phys. Chem. C, 120 (29), p16168-16173, 2016 LINK

(2) A.Okamoto#, Y.Tokunou and J.Saito, 

“Cation-limited Kinetic Model for Microbial Extracellular Electron Transport via an Outer Membrane Cytochrome c Complex” Biophysics and Physicobiology, 13, p71-76, 2016 LINK

2015

(1) Y.Tokunou, K.Hashimoto, and A.Okamoto#, 

“Extracellular Electron Transport Scarcely Accumulates Proton Motive Force in Shewanella oneidensis MR-1” Bull. Chem. Soc. Jpn., 88, p690–692, 2015 LINK