好熱菌亜リン酸デヒドロゲナーゼを用いたバイオ還元系の確立

• 研究課題/領域番号: 22360346
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 黒田 章夫 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (50205241)
• 研究分担者: 廣田 隆一 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教 (90452614)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2012年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2011年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2010年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 補酵素 / リン酸 / 亜リン酸 / NADH / デヒドロゲナーゼ / NADPH / 再生系 / 亜リン酸デヒドロゲナーゼ / シキミ酸 / L-tert-ロイシン

研究概要

亜リン酸デヒドロゲナーゼは、NADの還元と同時に、ほぼ不可逆的に亜リン酸をリン酸に酸化する酵素で、工業的なNADHの再生酵素として期待されている。そこで熱安定性の高い亜リン酸デヒドロゲナーゼを取得するために、亜リン酸を唯一のリンとする最少培地を用い、45℃でも生育するRalstonia sp. 4506株を単離した。この株から得られた亜リン酸酸化酵素(RsPtxD)によるNADH再生系を用いて、医薬品合成の中間体であるL-tert-ロイシン合成に応用することができた。次に部位特異的変異によってRsPtxDのNADPに対する基質特異性を向上させた。得られたRsPtxD-DMは、NADPH再生系として、シキミ酸合成に応用することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Stable polyphosphate accumulation by a pseudorevertant of an Escherichia coli phoU mutant (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Hirota, K. Motomura, S. Nakai, T. Handa, T. Ikeda, A. Kuroda.
  • 雑誌名: Biotechnol. Lett. 巻: in press 号: 5 ページ: 695-701
  • DOI: 10.1007/s10529-012-1133-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and characterization of a soluble and thermostable phosphite dehydrogenase from Ralstonia sp (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Hirota, S. Yamane, T. Fujibuchi, K. Motomura, T. Ishida, T. Ikeda, A. Kuroda
  • 雑誌名: strain 4506J.Biosci. Bioeng 巻: 113 ページ: 445-450
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and characterization of a soluble and thermostable phosphite dehydrogenase from Ralstonia sp. strain 4506 (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Hirota, S. Yamane, T. Fujibuchi, K. Motomura, T. Ishida, T. Ikeda, A. Kuroda
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng. 巻: 113 号: 4 ページ: 445-450
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2011.11.027
  • NAID: 110009444548
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overproduction of YjbB reduces the level of polyphosphate in Escherichia coli:a hypothetical role of YjbB in phosphate export and polyphosphate accumulation FEMS Microbiol (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Motomura, R. Hirota, N. Ohnaka, M. Okada, T. Ikeda, T. Morohoshi, H. Ohtake, A. Kuroda
  • 雑誌名: Lett 巻: 320 ページ: 25-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overproduction of YjbB reduces the level of polyphosphate in Escherichi a coli, a hypothetical role of YjbB in phosphate export and polyphosphate accumulation (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Motomura, R. Hirota, N. Ohnaka, M. Okada, T. Ikeda, T. Morohoshi, H. Ohtake, A. Kuroda
  • 雑誌名: FEMS Microbiol. Lett. 巻: 320 号: 1 ページ: 25-32
  • DOI: 10.1111/j.1574-6968.2011.02285.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] 耐熱性酵素を用いたバイオプロセスプラットフォームの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、黒田章夫
  • 雑誌名: Journal of Environmental Biotechnology 巻: 11 ページ: 55-60
  • NAID: 40019971926
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bacterial phosphate metabolism and its application to phosphorus recovery and industrial bioprocesses (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Hirota, A.Kuroda, J.Kato, H.Ohtake
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 109 ページ: 423-432
  • NAID: 110007618916
  • 査読あり
• [学会発表] 亜リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を選択マーカーとした微生物大量培養法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野敏志、廣田隆一、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 大腸菌発現系のレアコドン補充によるThermus thermophilusタンパク質発現レベルの向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: シングカラバニット スティター, 半田智大, 廣田隆一, 池田丈, 黒田章夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] リンのバイオテクノロジー (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒田章夫
  • 学会等名: 生物工学会東日本支部賀詞交換会
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-27
• [学会発表] 還元型リンの微生物代謝とその利用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一
  • 学会等名: 日本生物工学会西日本支部シンポジウム
  • 発表場所: 鳥取大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-21
• [学会発表] 亜リン酸デヒドロゲナーゼを用いた亜リン酸の高感度測定法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 廣田 隆一、石田丈典、池田 丈、黒田 章夫
  • 学会等名: 環境バイオテクノロジー学会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 合成代謝工学の新展開-大腸菌と好熱菌の間の子の生物をつくって物質生産に活かす (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒田章夫
  • 学会等名: 第24回中四国伝熱セミナー
  • 発表場所: 呉市
  • 招待講演
• [学会発表] 還元型リン酸を利用するバクテリアの単離とその生理学的特性の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、藤渕達也、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 日本微生物生態学会2011年度大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-10-08
• [学会発表] 耐熱性酵素を用いた高性能生体触媒のプラットフォーム開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、黒田章夫
  • 学会等名: バイオジャパン2011
  • 発表場所: パシフィコ横浜(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-05
• [学会発表] 還元型リン酸のバイオ利用のための新たな挑戦 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒田章夫、廣田隆一
  • 学会等名: 生物工学会2011年度大会
  • 発表場所: 東京農工大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] 亜リン酸デヒドロゲナーゼの取得と解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤渕達也、廣田隆一、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 生物工学会2011年度大会
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] 亜リン酸デヒドロゲナーゼを用いたNADH再生系の構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、山根章太郎、藤渕達也、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 生物工学会2011年度大会
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] 耐熱性ポリリン酸キナーゼ2(PPK2)の探索とATP再生系への利用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 半田智大、本村圭、廣田隆一、岡田真以、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 生物工学会2011年度大会
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] 安定な亜リン酸デヒドロゲナーゼによるNADH再生技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒田章夫
  • 学会等名: JST新技術説明会
  • 発表場所: 大阪工業会議所(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] バイオによるリンの濃縮と回収法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒田章夫、廣田隆一
  • 学会等名: リンの濃縮と回収に関するバイオとケミカルのコラボレーションセミナー
  • 発表場所: 早稲田大学(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-02
• [図書] バイオ技術を利用したリン資源の リサイクル技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒田章夫、廣田隆一
  • 出版者: CMC出版
• [図書] リン酸の無機化学とバイオテクノロジー (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒田章夫、廣田隆一
  • 出版者: 生物工学会誌(特集)
• [図書] 排水からのリン資源の回収-基礎-微生物によるリン資源の効率的回収に関わる遺伝子 バイオ活用による汚染・廃水の新処理法(倉根隆一郎監修) (2012)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、黒田章夫
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: CMC出版
• [図書] 排水からのリン資源の回収－基礎－微生物によるリン資源の効率的回収に関わる遺伝子 (2012)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、黒田章夫
  • 出版者: CMC出版
• [備考]
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/akbio/
• [備考] リンの化学とバイオ融合
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/akbio/Research/phos.html
• [備考]
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/akbio/index.html
• [産業財産権] 亜リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子をマーカーとした微生物の選択的培養方法 (2012)
  • 発明者名: 黒田章夫、廣田隆一、石田丈典
  • 権利者名: 広島大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-177605
  • 出願年月日: 2012-09-13
• [産業財産権] ATPの製造方法およびその利用 (2011)
  • 発明者名: 黒田章夫、廣田隆一、本村圭
  • 権利者名: 国立大学法人広島大学
  • 出願年月日: 2011-07-20
• [産業財産権] 形質転換植物および形質転換植物の育成方法 (2011)
  • 発明者名: 黒田章夫、廣田隆一
  • 権利者名: 国立大学法人広島大学
  • 出願年月日: 2011-06-29
• [産業財産権] 亜リン酸デヒドロゲナーゼタンパク質の製造方法およびその利用 (2011)
  • 発明者名: 黒田章夫、廣田隆一
  • 権利者名: 国立大学法人広島大学
  • 出願年月日: 2011-04-26
• [産業財産権] ATPの製造方法およびその利用 (2011)
  • 発明者名: 黒田章夫、廣田隆一、本村圭
  • 権利者名: 国立大学法人広島大学
  • 産業財産権番号: 2011-159349
  • 出願年月日: 2011-07-20
• [産業財産権] 亜リン酸デヒドロゲナーゼタンパク質の製造方法およびその利用 (2011)
  • 発明者名: 黒田章夫、廣田隆一
  • 権利者名: 国立大学法人広島大学
  • 産業財産権番号: 2011-098670
  • 出願年月日: 2011-04-26