Elucidation of molecular mechanism of super-induced secretion of lipase and construction of useful protein mass production system

• Project/Area Number: 18K05414
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 石塚 盛雄 中央大学, その他部局等, 名誉教授 (50168241)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤沼 元気 学習院大学, 理学部, 助教 (30580063)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: Lipase super-inducer / Fatty alcohol / 長鎖エーテル / リパーゼ / Biosurfactant / 脂質代謝 / シグナル伝達 / 細胞内ポリエステル蓄積 / iosurfactant / リパーゼ・スーパーインデューサー / バイオサーファクタント / 細胞内ポリエステル / 脂質 / ｆatty alcohol

Outline of Annual Research Achievements

Stearyl alcohol(StOH、高級アルコール)等の培養培地への添加による界面活性タンパク質（EliA）とリパーゼ（lipase）超発現・超分泌、及び生分解性ポリエステルのpolyhydroxyalkanoate（PHA）の細胞内大量蓄積時に、発現量増加タンパク質の中から、プロテオーム解析によりアルコール脱水素酵素（AdhA）が同定され、その遺伝子（adhA）欠損株ではlipase生産量が低下し、adhA遺伝子相補により、StOHを加えた時のAdhA・lipase活性が野生株培養時のAdhA・lipase活性と同程度まで回復したので、StOHによるlipase超発現・超分泌にはAdhAの発現が必須であることが判明した。更に、StOHに加えて、その代謝産物のstearyl aldehyde, stearic acidを混合して添加した場合は、リパーゼ遺伝子の転写量の更なる急上昇、約35 kDaタンパク質の大量分泌現象が見いだされ、本システムの機構解明と実用化の意義は極めて大きいと思われる。最終年度は、研究に用いたRalstonia sp. NT80菌の、より詳細なゲノム解析を実施し（5,933,974bp、99.94%）、Taxonomy plotの結果はRalstonia insidiosaに最も近かった。AdhAによるStOHの酸化を経由したaldehyde、脂肪酸への酸化、β-酸化経路によるアセチルCoAの大量蓄積、生分解性ポリエステルのpolyhydroxyalkanoate（PHA）の大量蓄積経路の推定が可能になった意義は大きい。研究代表者らの今までの研究により、良好な立体選択性を有するlipaseとカルボン酸エステルesteraseが見出され、lactone特異的esteraseは、分子進化工学的手法により12℃の熱安定性向上に成功している。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Freiburg(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] University of Freiburg(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] University of Freiburg(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] University of Freiburg(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] Univesity of Freiburg(ドイツ)
• [Journal Article] Magnesium Suppresses Defects in the Formation of 70S Ribosomes as Well as in Sporulation Caused by Lack of Several Individual Ribosomal Proteins (2018)
  • Author(s): Genki Akanuma, Kotaro Yamazaki, Yuma Yagishi, Yuka Iizuka, Morio Ishizuka, Fujio Kawamura, Yasuyuki Kato-Yamada
  • Journal Title: Journal of Bacteriology Volume: 200 Issue: 18
  • DOI: 10.1128/jb.00212-18
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 好熱性真正細菌Geobacillus sp. Kps3における2つのイントロン含有 Flagellin 遺伝子とホーミングエンドヌクレアーゼ遺伝子の構造と機能 (2024)
  • Author(s): 石塚 盛雄、中原 悠輔、石田 達矢、馬野 航、石橋 奈々、早川 准平、粟井 貴子、赤沼 元気
  • Organizer: 日本農芸化学会2024年度大会、2024年3月24日～27日、東京農業大学等
• [Presentation] リパーゼ超誘導システムは高級アルコールとその代謝産物の共存下細胞培養により著しく増強される (2023)
  • Author(s): 桂木 脩、岡本 莉奈、中田 真菜、工藤 悠紀野、立野 光、伊藤 春陽、大塚 拓、神田 有希、齋籐 彩、堀越 愛、井上 香織、赤沼 元気、牛尾 一利、石塚 盛雄
  • Organizer: 日本生化学会2023年度(第96回)大会、2023年10月31日～11月2日、福岡国際会議場等
• [Presentation] 好熱性真正細菌Geobacillus sp. Kps3のFlagellinをコードするhag遺伝子mRNAの選択的スプライシング機構の解明 (2023)
  • Author(s): 中原 悠輔、永井 竜優、保坂 大夢、仁平 大貴、小藤田 航、石田 達矢、早川 准平、粟井 貴子、赤沼 元気、石塚 盛雄
  • Organizer: 日本分子生物学会2023年度（第46回）年会、2023年12/6(水)～12/8(金)、神戸国際会議場ほか（神戸ポートアイランド)
• [Presentation] Ralstonia sp. NT-80由来リパーゼ超誘導発現システムの脂質代謝へアルコール脱水素酵素（0820）が及ぼす影響について (2023)
  • Author(s): 桂木 脩、岡本 莉奈、中田 真菜、工藤 悠紀野、立野 光、伊藤 春陽、大塚 拓、神田 有希、齋籐 彩、堀越 愛、井上 香織、赤沼 元気，牛尾 一利、石塚 盛雄
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会、2023年3月14～16日、Web講演（on-line Zoom）
• [Presentation] 好熱性真正細菌 Geobacillus sp. Kps3のFlagellinをコードするhag遺伝子mRNAの一塩基置換体を用いたスプライシングの機構解明 (2023)
  • Author(s): 中原 悠輔、永井 竜優、保坂 大夢、小藤田 航、仁平 大貴、高橋 莉央、石田 達矢、早川 准平、粟井 貴子、赤沼 元気、石塚 盛雄
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会、2023年3月14～16日、Web講演（on-line Zoom）
• [Presentation] 好熱性真正細菌 Geobacillus sp. Kps3のフラジェリン遺伝子（hag）の3’直下流域に存在するホーミングエンドヌクレアーゼ遺伝子（heg）発現産物の機能解析 (2023)
  • Author(s): 竹澤 孝介、三根 穂乃実、秋山 瑠花、太田 奈菜、千葉 翔太、石川 凌也、大山颯、馬野 航、石橋奈々、早川 准平、粟井 貴子、赤沼 元気、石塚 盛雄
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会、2023年3月14～16日、Web講演（on-line Zoom）
• [Presentation] Ralstonia sp. NT-80由来リパーゼ超誘導発現システムにおけるアルコール脱水素酵素（0820）による脂質代謝への影響について (2022)
  • Author(s): 桂木 脩、工藤 悠紀野、立野 光、伊藤 春陽、大塚 拓、神田 有希、齋籐 彩、堀越 愛、井上 香織、赤沼 元気，牛尾 一利、石塚 盛雄
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会2022年11月30日(水)～12月2日(金)幕張メッセ ※一部オンライン併用開催
• [Presentation] 好熱性真正細菌 Geobacillus sp. Kps3のFlagellinをコードする遺伝子hagのスプライシングの機構解明 (2022)
  • Author(s): 中原 悠輔、高橋 莉央、石田 達矢、早川 准平、粟井 貴子、赤沼 元気、石塚 盛雄
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会2022年11月30日(水)～12月2日(金)幕張メッセ ※一部オンライン併用開催
• [Presentation] Ralstonia sp. NT-80におけるアルコール脱水素酵素(ADH)相補株の性質およびADHの精製と機能解明 (2022)
  • Author(s): 桂木 脩、工藤 悠紀野、立野 光、伊藤 春陽、大塚 拓、神田 有希、齋籐 彩、堀越 愛、井上 香織、赤沼 元気，牛尾 一利、石塚 盛雄
  • Organizer: 第95回日本生化学会大会、2022年11月9～11日、名古屋国際会場
• [Presentation] 好熱性真正細菌 Geobacillus sp. Kps3の試験管内における選択的スプライシング (2022)
  • Author(s): 中原 悠輔、仁平 大貴、小藤田 航、石田 達矢、早川 准平、赤沼 元気、石塚 盛雄
  • Organizer: 第95回日本生化学会大会、2022年11月9～11日、名古屋国際会場
• [Presentation] Alternative splicing of hag mRNA coding for Flagellin from a thermophilic eubacterium Geobacillus sp. Kps3 in vivo and in vitro (2022)
  • Author(s): M. Ishizuka, Y. Nakahara, D. Nihei, W. Kotoda, T. Ishida, T. Awai, G. Akanuma, J. Hayakawa, Y. Sakaguchi, T. Suzuki, T. Suzuki
  • Organizer: The 25th IUBMB Congress, the 46th FEBS Congress and the 15th PABMB Congress, in one single global event named The Biochemistry Global Summit, Lisbon, Portugal, the 9th to the 14th July 2022.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ralstonia sp. NT-80 由来ラクトン特異的エステラーゼの熱安定性、温度依存性及び基質特異性 (2022)
  • Author(s): 大森 遥斗、星崎 裕美、横尾 直哉、上村 渉、久保田 和貴、岩間 祐介、月村 亘、赤沼 元気、石塚 盛雄
  • Organizer: 日本農芸化学会2022年度京都大会、Web講演、2022年3月
• [Presentation] リパーゼ超誘導発現システムの機構解明 (2022)
  • Author(s): 桂木 脩、工藤 悠紀野、立野 光、伊藤 春陽、大塚 拓、神田 有希、齋籐 彩、堀越 愛、井上 香織、赤沼 元気，牛尾 一利、石塚 盛雄
  • Organizer: 日本農芸化学会2022年度京都大会、Web講演、2022年3月
• [Presentation] 好熱性真正細菌 Geobacillus sp. Kps3のin vivo及びin vitroでの選択的スプライシング (2022)
  • Author(s): 中原 悠輔、高橋 莉央、石田 達矢、早川 准平、粟井 貴子、赤沼 元気、石塚 盛雄
  • Organizer: 日本農芸化学会2022年度京都大会、Web講演、2022年3月
• [Presentation] Ralstonia sp. NT-80におけるアルコール脱水素酵素（ADH）相補株の性質およびADHの精製と機能解明 (2021)
  • Author(s): 桂木 脩、伊藤 春陽、大塚 拓、神田 有希、齋籐 彩、堀越 愛、井上 香織、赤沼 元気，牛尾 一利、石塚 盛雄
  • Organizer: 第94回日本生化学会大会、Web講演、2021年11月
• [Presentation] 好熱性真正細菌 Geobacillus sp. Kps3のフラジェリン遺伝子（hag） mRNAの試験管内における選択的スプライシング (2021)
  • Author(s): 中原 悠輔、高橋 莉央、石田 達矢、早川 准平、粟井 貴子、赤沼 元気、石塚 盛雄
  • Organizer: 第94回日本生化学会大会、Web講演、2021年11月
• [Presentation] Ralstonia sp. NT-80におけるリパーゼ超誘導発現システムと、それに関与するアルコール脱水素酵素（ADH）の機能解明 (2021)
  • Author(s): 桂木 脩、工藤 悠紀野、立野 光、伊藤 春陽、大塚 拓、神田 有希、齋籐 彩、堀越 愛、井上 香織、赤沼 元気，牛尾 一利、石塚 盛雄
  • Organizer: 第44回分子生物学会年会、Web講演（ハイブリッド開催）、2021年12月
• [Presentation] 好熱性真正細菌 Geobacillus sp. Kps3のin vivo及びin vitroでの選択的スプライシング (2021)
  • Author(s): 中原 悠輔、高橋 莉央、石田 達矢、早川 准平、粟井 貴子、赤沼 元気、石塚 盛雄
  • Organizer: 第44回分子生物学会年会、Web講演（ハイブリッド開催）、2021年12月
• [Presentation] Induction of mass production of lipase and polyester by fatty alcohol stress (2021)
  • Author(s): Morio Ishizuka, Haruhi Ito, Taku Otsuka, Yuki Kanda, Aya Saito, Mana Horikoshi, Kaori Inoue, Shu Katsuragi, Moeka Sakuta, Ai Nihei, Genki Akanuma, and Kazutoshi Ushio
  • Organizer: The 2021 Annual Meeting of the Japan Society for Bioscience, Biotechnology and Agrochemistry (JSBBA2021)
• [Presentation] ADHは高級アルコールによるリパーゼとポリエステル生産誘導に必要である (2020)
  • Author(s): 伊藤 春陽、大塚 拓、神田 有希、齋籐 彩、堀越 愛、井上 香織、赤沼 元気，牛尾 一利、石塚 盛雄
  • Organizer: 第９3回日本生化学会大会、会場：Web講演
• [Presentation] Meaning of gene structure of flagellin and alternative splicing of hag mRNA from a thermophilic bacterium Geobacillus sp. Kps3 (2020)
  • Author(s): Rio Takahashi, Yusuke Nakahara, Tatsuya Ishida, Jumpei Hayakawa, Takako Awai, Genki Akanuma, and Morio Ishizuka
  • Organizer: The 43rd Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan (MBSJ2020)
• [Presentation] リパーゼ・スーパーインデューサーにより誘導されるリパーゼと関連物質の機能解析 (2020)
  • Author(s): 石塚 盛雄、多勢 真大、関谷 麻美、千濱 良太、赤沼 元気、牛尾 一利
  • Organizer: 日本農芸化学会2020年度大会（福岡）新型コロナウィルス感染症（COVID-2019）蔓延に伴い2020年3月5日付けで大会講演要旨集(PDF)を発行
• [Presentation] Alternative splicing of hag mRNA coding for Flagellin from a thermophilic eubacterium Geobacillus sp. Kps3 (2019)
  • Author(s): M. Ishizuka, T. Ishida, W. Umano, N. Ishibashi, K. Chiba, H. Imai, S. Kamimura, Y. Sakaguchi, T. Suzuki, T. Suzuki, T. Awai, G. Akanuma, J. Hayakawa
  • Organizer: 44th Congress of the Federation of the European Biochemical Societies (FEBS 2019), Krakow, Poland, July 6-11, 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 好熱性細菌 Geobacillus sp. Kps3 のフラジェリン遺伝子構造と hag mRNAの選択的スプライシング (2019)
  • Author(s): 石塚 盛雄，石田 達矢, 馬野 航, 千葉 献人, 今井 洋, 上村 慎治, 坂口 ゆりこ, 鈴木 健夫, 鈴木 勉, 粟井 貴子, 赤沼 元気, 早川 准平
  • Organizer: 第９2回日本生化学会大会(パシフィコ横浜)
• [Presentation] Functional analysis of lipase transcription factor induced by stearyl alcohol in Ralstonia sp. NT80 (2018)
  • Author(s): M. Ishizuka, M. Tase, M. Sekiya, H. Ishibashi, G. Akanuma, K. Ushio
  • Organizer: FEBS 2018, Prague, Czech, July 7-12, 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional splicing of hag messenger RNA coding for bacterial flagellin from thermophilic Geobacillus sp. Kps3 (2018)
  • Author(s): Morio Ishizuka, Tatsuya Ishida, Wataru Umano, Nana Ishibashi, Yuriko Sakaguchi, Takeo Suzuki, Tsutomu Suzuki, Takako Awai, Genki Akanuma and Jumpei Hayakawa
  • Organizer: 24th Congress of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB 2018), Seoul, Republic of Korea, June 4-8, 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 脂肪アルコールにより誘導されるリパーゼと関連タンパク質の機能解析 (2018)
  • Author(s): 石塚盛雄、赤沼元気、牛尾一利
  • Organizer: 第９１回日本生化学会大会(国立京都国際会館)講演番号 3T11a-08，2018(平成30)年9月24日（月）～26日（水）
• [Presentation] 好熱性真正細菌 Geobacillus Kps3 の hag mRNAの選択的スプライシング (2018)
  • Author(s): 石田 達矢, 馬野 航, 千葉 献人, 早川 准平, 赤沼 元気, 今井 洋, 坂口 ゆりこ, 鈴木 健夫, 上村 慎治, 鈴木 勉, 粟井 貴子, 石塚 盛雄
  • Organizer: 第４１回日本分子生物学会年会(パシフィコ横浜)， 発表番号[1P-0018]，2018(平成30)年11月28日（水）～30日（金）
• [Remarks] 応用生物化学研究室 (石塚研) のホームページ
  • URL: http://www.chem.chuo-u.ac.jp/~celltech/
• [Remarks] Welcome to Ishizuka Laboratory
  • URL: http://www.chem.chuo-u.ac.jp/~celltech/index-e.html
• [Remarks] M. Ishizuka's Profile(J)
  • URL: http://www.chem.chuo-u.ac.jp/~celltech/ishizuka/index.html
• [Remarks] 石塚 盛雄 | 研究者情報 | J-GLOBAL 科学技術総合リンクセンター
  • URL: https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=200901097160145783
• [Remarks] 石塚 盛雄 (Morio Ishizuka) - マイポータル - researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/read0026249
• [Remarks] 石塚 盛雄 (Morio Ishizuka) - マイポータル - researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/read0026249/?lang=japanese
• [Remarks] 中央大学 研究者情報 データベース 石塚 盛雄
  • URL: https://researchers.chuo-u.ac.jp/Profiles/6/0000542/profile.html?lang=ja
• [Remarks] Professor ISHIZUKA Morio, Chuo University
  • URL: https://researchers.chuo-u.ac.jp/Profiles/6/0000542/profile.html?lang=en
• [Remarks] 中央大学 研究者情報 データベース 石塚 盛雄
  • URL: https://researchers.chuo-u.ac.jp/Profiles/6/0000542/profile.html