低環境負荷バイオプロセスの構築に向けた酵母の有機酸耐性機構の解明

• Project/Area Number: 15K07373
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Ryukoku University
• Principal Investigator: 島 純 龍谷大学, 農学部, 教授 (00343822)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉山 洋子 龍谷大学, 農学部, その他 (80519968)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2015: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 発酵生産

Outline of Annual Research Achievements

酵母Saccharomyces cerevisiaeの産業利用において重要な特性である有機酸ストレス耐性の機構解明を目的に研究を実施した。酢酸等の有機酸に対してストレス耐性を有する自然分離株において転写活性化因子をコードするHAA1遺伝子が過剰発現していること、及びHAA1を人為的に過剰発現させた場合に、高度な酢酸耐性が付与されることを明らかにしている。
そこで、酢酸ストレス耐性の分子機構に関する知見を取得し、分子育種目標を設定することを目的に研究を行った。まず、酢酸ストレス耐性の発揮に寄与する情報伝達系及びエフェクター分子に関する解析を実施した。高温ストレス等に対して、generalストレス応答系を介して蓄積誘導されるトレハロースを指標とした解析の結果、細胞に様々な実験条件で酢酸ストレスを負荷しても有意なトレハロースの誘導蓄積は観察されなかった。これらのことから、Haa1の制御による酢酸ストレス耐性の誘導は、generalストレス応答系とは異なる機構による可能性が示唆された。
一方、トレハロース分解酵素（トレハラーゼ）遺伝子の破壊により、細胞内にトレハロースを高蓄積させた場合に、高い酢酸ストレス耐性を示すことが明らかになった。特に、中性トレハラーゼをコードする2種の遺伝子（NTH1及びNTH2）を二重破壊した場合には、相乗的な効果により極めて高度な酢酸ストレス耐性を示した。さらに、HAA1遺伝子破壊による酢酸ストレスに対する感受性は、トレハロースの高蓄積によりキャンセルされることも示唆された。
野生型のS. cerevisiae株では、酢酸ストレスの負荷によりトレハロース蓄積誘導は観察されないものの、トレハロースの高度蓄積が分子育種目標となることが強く示唆された。

Research Products

• [Presentation] Saccharomyces cerevisiaeの酢酸ストレス耐性に対するトレハロースの影響 (2015)
  • Author(s): 吉山洋子、田中晃一、吉山浩平、日比慎、小川順、島 純
  • Organizer: 第67回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島
  • Year and Date: 2015-10-26