亜リン酸デヒドロゲナーゼを用いた微生物の選択的大量培養法の開発

• 研究課題/領域番号: 25450102
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 廣田 隆一 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (90452614)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 亜リン酸 / 選択マーカー / 微生物 / 培養 / 亜リン酸デヒドロゲナーゼ / NAD(P)H

研究成果の概要

産業レベルの微生物大量培養において雑菌の混入を防止することは極めて重要である。コンタミネーション防止に利用される抗生物質はコストの問題や公衆衛生のリスクの観点から大量に使用することが困難である。本研究では低コストで安全な微生物の選択培養技術として、亜リン酸デヒドロゲナーゼ（PtxD）を用いた培養手法を開発した。出芽酵母、分裂酵母、および大腸菌にPtxD遺伝子を導入したところ、通常の生物は利用できない亜リン酸を唯一のリン源とした合成培地において増殖可能になることを確認した。亜リン酸は安価で安全であるため、本技術は工業レベルでの大規模微生物培養に有効である。

研究成果

• [国際共同研究] イリノイ大学 アーバナ・シャンペーン校(米国)
• [雑誌論文] A Lactobacillus mutant capable of accumulating long-chain polyphosphates that enhance intestinal barrier function (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Saiki, Y. Ishida, S. Segawa, R. Hirota, T. Nakamura, A. Kuroda
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 11 号: 5 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1135041
  • 査読あり
• [雑誌論文] 低炭素ケミカル生産のためのシンプル酵素触媒 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤純一、田島誉久、黒田章夫、廣田隆一、本田孝介、大竹久夫
  • 雑誌名: ケミカルエンジニヤリング 巻: 61 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of phosphonic acid natural products by mining the genomes of 10,000 Actinomycetes (2015)
  • 著者名/発表者名: K.-S. Ju, J. Gao, J. R. Doroghazi, K.-K. Wang, C. Thibodeaux, S. Li, E. Metzger, J. Fudala, J. Su, J. Zhang, J. P. Cioni, J. Lee, B. S. Evans, R. Hirota, D. P. Labeda, W. A. van der Donk, W. W. Metcalf
  • 雑誌名: Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 巻: 112 号: 39 ページ: 12175-12180
  • DOI: 10.1073/pnas.1500873112
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Environmental biotechnology for efficient utilization of industrial phosphite waste (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kuroda and R. Hirota
  • 雑誌名: Global Environ. Res. 巻: 19 ページ: 77-82
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 還元型リン化合物を利用したバイオテクノロジー (2015)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、黒田章夫
  • 雑誌名: 酵素工学ニュース 巻: 74 ページ: 26-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of a phosphite dehydrogenase gene as a novel dominant selection marker for yeasts (2014)
  • 著者名/発表者名: Kanda, K. Ishida, T. Hirota, R. Ono, S. Motomura, K. Ikeda, T. Kitamura, K. Kuroda, A.
  • 雑誌名: J. Biotechnol. 巻: 182-183 ページ: 68-73
  • DOI: 10.1016/j.jbiotec.2014.04.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new subfamily of polyphosphate kinase 2 (class III PPK2) catalyzes both nucleoside monophosphate phosphorylation and nucleoside diphosphate phosphorylation (2014)
  • 著者名/発表者名: Motomura, K. Hirota, R. Okada, M. Ikeda, T. Ishida, T. Kuroda, A.
  • 雑誌名: Appl Environ Microbiol 巻: 80 号: 8 ページ: 2602-2608
  • DOI: 10.1128/aem.03971-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new subfamily of polyphosphate kinase 2 (class III PPK2) catalyzes both nucleoside monophosphate phosphorylation and nucleoside diphosphate phosphorylation (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Motomura, R. Hirota, M. Okada, T. Ikeda, T. Ishida, and A. Kuroda
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of a Phosphite Dehydrogenase Gene as a Novel Dominant Selection Marker for Yeasts Journal of Biotechnology (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kanda, T. Ishida, R. Hirota, S. Ono, K. Motomura, T. Ikeda, K. Kitamura, A. Kuroda
  • 雑誌名: J. Biotechnol. 巻: in press
  • 査読あり
• [学会発表] バクテリアの還元型リン化合物輸送機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、森部重彬、作田敦士、野口麗次、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2016-03-30
• [学会発表] 腸管保護成分ポリリン酸を高蓄積した乳酸菌菌体の生理活性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 斎木朝子、石田康晃、廣田隆一、瀬川修一、中村剛、黒田章夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] 次亜リン酸酸化酵素遺伝子を選択マーカーとした微生物培養法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森部重彬、廣田隆一，石田丈典、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 第67回日本生物工学大会
  • 発表場所: 城山観光ホテル（鹿児島市）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] リン(+V)の新規微生物的還元経路の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 第67回日本生物工学大会
  • 発表場所: 城山観光ホテル（鹿児島市）
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 亜リン酸デヒドロゲナーゼを利用した実用的微生物培養手法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一
  • 学会等名: 公益社団法人新化学技術推進協会第４回新化学技術研究奨励賞受賞研究発表会
  • 発表場所: 新化学技術推進協会（東京都・千代田区）
  • 年月日: 2015-05-27
  • 招待講演
• [学会発表] 亜リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を用いた抗生物質を利用しない微生物の選択的培養 (2015)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、神田圭輔、小野敏志、石田丈典、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 亜リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を用いた酵母の選択的培養法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 神田圭輔、廣田隆一、石田丈典、北村憲司、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 第66回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] Discovery of Novel Phosphonate Natural Products and Their Biosynthetic Pathways by Large-Scale Genome Mining (2014)
  • 著者名/発表者名: K.-S. Ju, J. Gao, J. Doroghazi, S. Li, E. Metzger, J. Fudala, J. Su, J. Zhang, J. Lee, J. Cioni, B. Evans, R. Hirota, D. Labeda, W. van der Donk and W. Metcalf
  • 学会等名: 65th Annual Meeting of Society for Industrial Microbiology & Biotechnology
  • 発表場所: St. Louis, USA
  • 年月日: 2014-07-22
• [学会発表] Genomics-enabled Screening for Phosphonothrixin Producing Actinobacteria (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Hirota, K-S. Ju, J. R. Doroghazi, W. Metcalf
  • 学会等名: 114th General Meeting of American Society for Microbiology
  • 発表場所: Boston Massachusetts, USA
  • 年月日: 2014-05-17
• [学会発表] 環境中の亜リン酸動態モニタリングのための簡便な亜リン酸検 出法の開発
  • 著者名/発表者名: 作田敦士,廣田隆一,池田 丈,黒田章夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス
• [学会発表] 改変型亜リン酸デヒドロゲナーゼを用いたNADPH再生系と不斉還元バイオプロセスへの応用
  • 著者名/発表者名: 児玉洋輔、廣田隆一、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 日本生物工学会第65回大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] 酵母における亜リン酸デヒドロゲナーゼを用いた選択的培養
  • 著者名/発表者名: 神田圭介、廣田隆一、池田丈、黒田章夫
  • 学会等名: 日本生物工学会第65回大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] 亜リン酸を利用したバクテリアの選択的培養法の開発
  • 著者名/発表者名: 小野 敏志, 廣田 隆一, 池田 丈, 石田 丈典, 黒田 章夫
  • 学会等名: 日本生物工学会第65回大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] 耐熱性亜リン酸デヒドロゲナーゼの発見とその利用
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、黒田章夫
  • 学会等名: 日本生物工学会第65回大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 招待講演
• [図書] バイオベース資源確保戦略 (2015)
  • 著者名/発表者名: 廣田隆一、黒田章夫
  • 総ページ数: 281
  • 出版者: CMC出版