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Development of novel antibiotic-producing streptomycetes based on genome analysis for effective conversion of lignocellulose

Research Project

Project/Area Number 15K07365
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionAkita Prefectural University

Principal Investigator

Kasuga Kano  秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (40315594)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 牟田口 祐太  秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (30724314)
志村 洋一郎  秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (60332920)
小嶋 郁夫  秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (90315581)
Research Collaborator Ikeda Haruo  
Ishikawa Jun  
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
KeywordsStreptomyces属放線菌 / リグノセルロース / 抗生物質生産 / 放線菌
Outline of Final Research Achievements

We screened for a highly cellulose- and xylan-decomposing streptomycete capacle of producing antibiotics heterologously by introducing their biosynthetic genes, for the purpose of breeding of strains that can ferment antibiotics from lignocellulose (LC) as a raw material, to obtain Streptomyces galbus Y2944. The genome analysis of this strain revealed genes encoding 11 cellulases, 10 xylanases, and 10 xylan-debranching enzymes, suggesting that the abundance and diversity in xylan-decomposing genes are related to LC high utilization. Despite of successful heterologous production of an antibiotic, it was concluded that the application of our strain would be the useful gene source responsible for effective LC decomposition in other hosts rather than a genetic host, due to the difficulty in the transformation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Streptomyces属放線菌由来のLC分解に関与する酵素の生化学的特徴や構造解析の報告例は多いが、放線菌のLC資化能自体に着目した研究例は少ない。本研究はその着眼でY2944を単離し、この菌株が豊富で多様なLC資化関連遺伝子を有すること、抗生物質の異種生産が可能であることを提示した。これら遺伝子は将来的に産業や学術研究への可能性を秘めた遺伝資源であり、有用なセルロース資化性放線菌宿主(当研究室保有)の宿主としての能力の向上を可能にできる。また、LCを原料とした抗生物質の異種生産に関する研究例はほとんどないため、将来的な技術確立のための基盤研究としての意義は大きい。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Open Access: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] リグノセルロース分解性新規放線菌株の単離 ~木材粉末を主要炭素源とした培養におけるセルラーゼ活性の分泌~2016

    • Author(s)
      春日和, 小嶋郁夫
    • Journal Title

      秋田県立大学ウェブジャーナルB

      Volume: 3 Pages: 51-57

    • NAID

      120005852249

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] セルロース資化性放線菌を用いたセルロース系バイオマスからのカスガマイシン生産2018

    • Author(s)
      佐藤亜美, 日比野竜粛, 櫻田浩平, 牟田口祐太, 春日和, 小嶋郁夫
    • Organizer
      2018年度日本放線菌学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 抗生物質異種生産のためのリグノセルロース資化性Streptomyces属放線菌の探索2017

    • Author(s)
      春日和, 柴田彩香, 木村花菜子, 牟田口祐太, 志村洋一郎, 小嶋郁夫
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2017-03-19
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] セルロース分解放線菌Streptomyces thermocarboxydus C42由来のセルラーゼ遺伝子産物の機能解析.2017

    • Author(s)
      春日和, 木村花菜子, 相原亜紀奈, 山本莉奈, 友常久実子, 牟田口祐太, 志村洋一郎, 小嶋郁夫.
    • Organizer
      第32回日本放線菌学会大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 放線菌Streptomyces avermitilisにおけるセルラーゼ遺伝子発現とavermectin生産2016

    • Author(s)
      春日和、佐羽内彩香、牟田口祐太、志村洋一郎、石川淳、池田治生、小嶋郁夫
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌市 札幌コンベンションセンター
    • Related Report
      2015 Research-status Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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