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Exploration of the molecules for cellular sulfur stock in Escherichia coli

Research Project

Project/Area Number 16K18675
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

Kawano Yusuke  筑波大学, 生命環境系, 助教 (40558029)

Research Collaborator OHTSU iwao  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords硫黄代謝 / 大腸菌 / 硫黄転移酵素 / ペリプラズム / チオ硫酸イオン / 微生物生理 / 硫黄貯蔵 / 酸化還元
Outline of Final Research Achievements

Recently, technology of production of sulfur compounds using E. coli is progressing. However, simultaneous generation of hydrogen sulfide is problematic. We hypothesized that this phenomenon is involved in sulfur assimilation, and then examined its generation in inorganic medium containing sole sulfur source. The results showed that the generation occurred in the medium of thiosulfate but not of sulfate, is involved in transcription factor Crp, and is triggered by glucose shortage in the medium. Transcription of pspE was up-regulated after the hydrogen sulfide generation in wild type, whereas that was not changed in crp disruptant. However, pspE disruptant exhibited the hydrogen sulfide generation like wild type. Accordingly, pspE should be involved in crp-dependent hydrogen sulfide generation in a cooperative fashion with other unknown factors.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、大腸菌のチオ硫酸転移酵素遺伝子であるpspEに注目し、その理解を進めることで、未だに未知の部分が多い硫黄の代謝や制御、更には、炭素代謝とのクロストークについて重要な知見を明らかにしたため、その学術的な意義は大きい。更に、硫黄化合物の発酵生産の生産性向上や有害な副残物である硫化水素の低減などに繋がる成果であるため、産業界に技術還元可能な有効性が十分に見込めることから、社会的な意義も大きいと考えている。引き続き、当研究を推進し、その意義を深めていきたい。

Report

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

    (25 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Generation of hydrogen sulfide from sulfur assimilation in <i>Escherichia coli</i>2019

    • Author(s)
      Tanaka Naoyuki、Hatano Tomoyuki、Saito Soshi、Wakabayashi Yukari、Abe Tetsuya、Kawano Yusuke、Ohtsu Iwao
    • Journal Title

      The Journal of General and Applied Microbiology

      Volume: 65 Issue: 5 Pages: 234-239

    • DOI

      10.2323/jgam.2018.11.001

    • NAID

      130007769148

    • ISSN
      0022-1260, 1349-8037
    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Gram-scale fermentative production of ergothioneine driven by overproduction of cysteine in Escherichia coli2019

    • Author(s)
      Tanaka Naoyuki、Kawano Yusuke、Satoh Yasuharu、Dairi Tohru、Ohtsu Iwao
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 853-853

    • DOI

      10.1038/s41598-018-38382-w

    • NAID

      120007128198

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Current understanding of sulfur assimilation metabolism to biosynthesize l-cysteine and recent progress of its fermentative overproduction in microorganisms2018

    • Author(s)
      Kawano Yusuke、Suzuki Kengo、Ohtsu Iwao
    • Journal Title

      Applied Microbiology and Biotechnology

      Volume: 102 Issue: 19 Pages: 8203-8211

    • DOI

      10.1007/s00253-018-9246-4

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  • [Journal Article] 微生物が有する硫黄代謝の魅力と展望2018

    • Author(s)
      河野祐介、山田康嗣、鈴木健吾、大津厳生
    • Journal Title

      ケミカルエンジニヤリング

      Volume: 63(11) Pages: 66-72

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  • [Journal Article] 抗酸化機能を有するエルゴチオネインのシステイン生産大腸菌による発酵生産2018

    • Author(s)
      大津厳生、河野祐介、佐藤康治、大利徹
    • Journal Title

      フレグランスジャーナル

      Volume: 46(7) Pages: 65-70

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  • [Journal Article] Improved fermentative l-cysteine overproduction by enhancing a newly identified thiosulfate assimilation pathway in Escherichia coli2017

    • Author(s)
      Kawano Yusuke、Onishi Fumito、Shiroyama Maeka、Miura Masashi、Tanaka Naoyuki、Oshiro Satoshi、Nonaka Gen、Nakanishi Tsuyoshi、Ohtsu Iwao
    • Journal Title

      Applied Microbiology and Biotechnology

      Volume: 101 Issue: 18 Pages: 6879-6889

    • DOI

      10.1007/s00253-017-8420-4

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  • [Presentation] 微生物の働きや酸化度の新たな評価方法: サルファーインデックス2019

    • Author(s)
      大津厳生, 河野祐介, 鈴木健吾
    • Organizer
      日本薬学会第139年会
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    • Invited
  • [Presentation] Sulfur index for metabolomic analysis of comprehensive biological sulfur compounds using LC-MS/MS system2018

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      Yusuke Kawano, Kengo Suzuki, Iwao Ohtsu
    • Organizer
      The 7th International Selenium Conference
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生体内硫黄化合物の見える化「サルファーインデックス」2018

    • Author(s)
      河野祐介, 大津厳生
    • Organizer
      平成30年度(2018年度)遺伝研研究会 「微生物生態から見えてくる新しい生理機能とその応用」
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  • [Presentation] サルファーインデックス:食品中の硫黄化合物で微生物の働きや酸化度を評価する2017

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      大城聡, 城山真恵加, 三浦雅史, 河野祐介, 田中尚志, 佐藤孝明, 大津厳生
    • Organizer
      第65回質量分析総合討論会
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  • [Presentation] システイン生産大腸菌によるエルゴチオネインの発酵生産2017

    • Author(s)
      河野祐介, 田中尚志, 城山真恵加, 大城聡, 佐藤康治, 大利徹, 大津厳生
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度大会
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  • [Presentation] 植物の生長および代謝におけるチオ硫酸イオンの硫黄源としての効果2017

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      中嶋孝嗣, 河野祐介, 大津巌生, 丸山明子, 横山正, 大津直子
    • Organizer
      植物の栄養研究会第3回研究交流会
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  • [Presentation] 抗酸化アミノ酸発酵生産における資源循環と機能性アブラナ科作物の創生2017

    • Author(s)
      城山真恵加, 三浦雅史, 河野祐介, 大津厳生
    • Organizer
      環境微生物系学会合同大会2017
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  • [Presentation] システイン生産大腸菌を利用したエルゴチオネインの発酵2017

    • Author(s)
      西口みゆ, 田中尚志, 三浦雅史, 河野祐介, 大津厳生
    • Organizer
      第11回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 湘南藤沢キャンパス(神奈川県藤沢市)
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  • [Presentation] 微生物の硫黄同化と炭素同化の協調的な制御メカニズムの解析2017

    • Author(s)
      氏本貴仁, 田中尚志, 尾﨑由佳梨, 河野祐介, 阿部哲也, 大津厳生
    • Organizer
      第11回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 湘南藤沢キャンパス(神奈川県藤沢市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 硫黄代謝関連遺伝子の改変による大腸菌のシステイン発酵生産性の向上2016

    • Author(s)
      河野祐介, 仲谷豪, 西口みゆ, 鶴岡愛, 高木博史, 大津厳生
    • Organizer
      第68回日本生物工学会大会(2016)
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県富山市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 生物界における硫黄代謝の基本原理(共通性と特異性)を探る~動物・植物・微生物を対象としたサルファーインデックス解析への挑戦~2016

    • Author(s)
      河野祐介, 三浦雅史, 中嶋孝嗣, 大津直子, 大津厳生
    • Organizer
      2015年度生物工学若手研究者の集い 夏のセミナー
    • Place of Presentation
      ホテルコンチネンタル府中(東京都府中市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Ergothioneine fermentative production in Escherichia coli2016

    • Author(s)
      Miyu Nishiguchi, Naoyuki Tanaka, Yusuke Kawano, Yasuharu Satoh, Tohru Dairi, Iwao Ohtsu
    • Organizer
      13th Biotechnology Congress
    • Place of Presentation
      DoubleTree By Hilton Hotel San Francisco Airport (Burlingame, California, USA)
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      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 意外に知らない?食品中に含まれる抗酸化アミノ酸:発酵食品とエルゴチオネイン2016

    • Author(s)
      三浦雅史, 田中尚志, 鈴木園枝, 石井寛子, 河野祐介, 大津厳生
    • Organizer
      第55回 日本栄養・食糧学会 近畿支部大会
    • Place of Presentation
      帝塚山学院大学(大阪府堺市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 大腸菌nudH遺伝子の機能解析とシステイン生産への応用2016

    • Author(s)
      石井寛子, 鶴岡愛, 河野祐介, 高木博史, 大津厳生
    • Organizer
      第68回日本生物工学会大会(2016)
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県富山市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 大腸菌における硫黄源のカタボライト抑制機構の解明2016

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      西口みゆ, 城山真恵加, 河野祐介, 高木博史, 大津厳生
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      第68回日本生物工学会大会(2016)
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県富山市)
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  • [Presentation] 植物の生長および代謝におけるチオ硫酸イオンの硫黄源としての効果2016

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      中嶋孝嗣, 河野祐介, 大津厳生, 丸山明子, 横山正, 大津直子
    • Organizer
      日本土壌肥料学会 2016年度大会
    • Place of Presentation
      ホテルマリターレ創世 佐賀(佐賀県佐賀市)
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  • [Presentation] 大腸菌における硫黄源のカタボライト抑制機構の解明2016

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      西口みゆ, 城山真恵加, 河野祐介, 高木博史, 大津厳生
    • Organizer
      第11回トランスポーター研究会
    • Place of Presentation
      京都大学 宇治キャンパスきはだホール(京都府京都市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 新規スルホシステイントランスポーターYdjN の機能解析2016

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      石井寛子, 河野祐介, 大津厳生
    • Organizer
      第11回トランスポーター研究会
    • Place of Presentation
      京都大学 宇治キャンパスきはだホール(京都府京都市)
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] エルゴチオネイン合成微生物、及びエルゴチオネインの製造方法2018

    • Inventor(s)
      大津厳生, 河野祐介, 田中尚志, 大利徹, 佐藤康治
    • Industrial Property Rights Holder
      大津厳生, 河野祐介, 田中尚志, 大利徹, 佐藤康治
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-038057
    • Filing Date
      2018
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Published: 2016-04-21   Modified: 2023-01-30  

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