Analysis of growth inhibition of polyester-producing transgenic plants for efficient polyester production

• Project/Area Number: 19710076
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental technology/Environmental materials
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: MATSUMOTO Kenichiro Hokkaido University, 大学院工学研究科, 助教 (80360642)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,790,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2008: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2007: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: PHA / 遺伝子組換え植物 / イネ / マイクロアレイ / バイオプラスチック / ポリヒドロキシアルカン酸 / 組換え植物 / 物質生産

Research Abstract

バイオプラスチック(PHA)の合成遺伝子を導入した遺伝子組換えイネは、細胞内にPHA を作ることができる。しかしPHA を蓄積することにより、植物の生育が悪くなることが知られていた。
そこで、その原因を解明するため、組換え株と野生株の遺伝子の働きを網羅的に解析し、組換え株の中で遺伝子の働きにどのような変化が起こったのかを調べた。
その結果、組換え株で影響を受けていると考えられる遺伝子を数個見つけることができた。

Research Products

• [Journal Article] Engineering of polyhydroxyalkanoate synthase by Ser477X/ Gln481X saturation mutagenesis for efficient production of 3 hydroxybutyrate-based copolyesters (2009)
  • Author(s): 正瑞文、松本謙一郎、Takahiro SASAKI, 田口精一
  • Journal Title: Appl. Microbial. Biotechnol
• [Journal Article] Chimeric enzyme composed of polyhydroxyalkanoate (PHA) synthases from Ralstonia eutropha and Aeromonas caviae enhances production of PHAs in recombinant Escherichia coli (2009)
  • Author(s): 松本謙一郎、高瀬和真、山本陽子、土肥義治
  • Journal Title: Biomacromolecules Vol.10(4) Pages: 682-685
• [Journal Article] Microbial production of lactate-enriched poly[R-lactateco-R-3-hydroxybutyrate] with novel thermal properties (2009)
  • Author(s): 山田美和、松本謙一郎、中井孝憲、田口精一
  • Journal Title: Biomacromolecules Vol.10(4) Pages: 677-681
• [Journal Article] Production of short-chain-length/ medium-chain-length polyhydroxyalkanoate (PHA) copolymer in the plastid of Arabidopsis thaliana using the evolved 3-ketoacyl-acyl carrier protein synthase III (2009)
  • Author(s): 松本謙一郎、村田隆明、長尾里奈、 Christopher NOMURA, 新井聡、高瀬和真、仲下英雄、田口精一、島田浩章
  • Journal Title: Biomacromolecules Vol.10(4) Pages: 686-690
• [Journal Article] Dual production of poly(3-hydroxybutyrate) with glutamate using Corynebacterium glutamicum by regulation of biotin concentration (2009)
  • Author(s): Sung-Jin JO, Chean Ring LEONG, 松本謙一郎、田口精一
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng Vol.107(4) Pages: 409-411
• [Journal Article] Kinetic Analysis of Engineered Polyhydroxy alkanoates Synthases with Broad Substrate Specificity (2009)
  • Author(s): 松本謙一郎、正瑞文、佐藤康治、田島健次、棟方正信、田口精一
  • Journal Title: Polymer Journal Vol.41(3) Pages: 237-240
• [Journal Article] Production of Short-Chain-Length/Medium-Chain-Length Polyhydroxyalka noate (PHA) Copolymer in the Plastid of Arabidopsis thaliana Using an Engineered 3-Ketoacyl-acyl Carrier Protein Synthase III (2009)
  • Author(s): K.Matsumoto, et.al.
  • Journal Title: Biomacromolecules 10 Pages: 686-690
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A microbial factory for lactate-based polyesters using a lactate-polymerizing enzyme (2008)
  • Author(s): 田口精一、山田美和、松本謙一郎、田島 健次、佐藤康治、棟方正信、Katsuhiro OHONO, Katsunori KOHDA, Takashi SHIMAMURA, Hiromi KAMBE, Shusei OBATA
  • Journal Title: Proc.Natl. Acad. Sci. USA Vol. 105 (45) Pages: 17323-17327
• [Journal Article] FabG mediates polyhydroxyalkanoate production from both related and nonrelated carbon sources in recombinant Escherichia coli LS5218 (2008)
  • Author(s): Christopher T. NOMURA, 田中朋代、T.E. EGUEN, A.S. APPAH, 松本謙一郎、田口精一、Ortiz CL, 土肥義治
  • Journal Title: Biotechnol. Prog Vol.24(2) Pages: 342-351
• [Journal Article] FabG mediates polyhydroxyalkanoate (PHA) production from both related and non-related carbon sources in recombinant Escherichia coli LS5218 (2008)
  • Author(s): C.T Nomura, T Tanaka, T. E. Eguen, A. S. Appah, K. Matsumoto, S.Taguchi, C.L. Ortiz, Y. Doi
  • Journal Title: Biotechnology Progress 24 Pages: 342-351
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improvement of poly(3-hydroxy butyrate) [P(3HB)] production in Corynebacterium glutamicum by codon optimization, point mutation and gene dosage of P(3HB) biosynthetic genes (2007)
  • Author(s): Sung-Jin JO, 松本謙一郎, Chean Ring LEONG, 大井俊彦、田口精一
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng Vol.104(6) Pages: 457-463
• [Journal Article] Improvement of poly (3-hydroxybutyrate) 【P(3HB)】production in Coryne bacterium glutamicum by codon optimization, point mutation and gene dosage of P (3HB) biosynthetic genes (2007)
  • Author(s): S, Jo, K. Matsumoto, C.R. Leong, T. Ooi, S. Taguchi
  • Journal Title: Journal of Bioscience and Bioengineering 104 Pages: 457-463
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 嫌気条件下における乳酸ベースポリエステルの微生物発酵生産 (2009)
  • Author(s): 中井孝憲、山田美和、松本謙一郎、田口精一
  • Organizer: 日本農芸化学会 2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡ドーム、福岡
  • Year and Date: 2009-03-26
• [Presentation] 乳酸ベースポリエステルの生合成における培養条件の検討 (2009)
  • Author(s): 清水康多郎、浦本周、山田美和、松本謙一郎、田口精一
  • Organizer: 日本農芸化学会 2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡ドーム、福岡
  • Year and Date: 2009-03-26
• [Presentation] PHB 生合成系酵素群の発現効率化の組換え体タバコにおけるPHB 生産性への影響 (2009)
  • Author(s): 森本健二郎、合田葵、松本謙一郎、島田浩章、田口精一
  • Organizer: 日本農芸化学会 2009 年度大会
  • Place of Presentation: 福岡ドーム、福岡
  • Year and Date: 2009-03-26
• [Presentation] 乳酸ベースポリエステルの微生物発酵生産 (2009)
  • Author(s): 山田美和、松本謙一郎、佐藤康治、棟方正信、幸田勝典、島村隆、神戸浩美、小畑充生、田口精一
  • Organizer: 日本農芸化学会 2009 年度大会
  • Place of Presentation: 福岡ドーム、福岡
  • Year and Date: 2009-03-26
• [Presentation] Mutation scrambling in polyhydroxyalkanoate(PHA) synthase of Psudomonas sp. 61-3 alter 3-hydroxybutyrate(3HB) fraction in P(3HB-co-3-hydroxyalkanoate)、北海道大学 グローバルCOE プログラム「触媒が先導する物質科学イノベーション (2009)
  • Author(s): Fumi Shozui, Takahiro Sasaki, Ken'ichiro Matsumoto, and Seiichi Taguch
  • Organizer: 平成20 年度 若手研究成果発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2009-03-02
• [Presentation] 酵素の進化工学を応用した新規バイオポリマー生産系の開発 (2009)
  • Author(s): 松本謙一郎、山田美和、中井孝憲、清水康多郎、浦本周、田口精一
  • Organizer: 第43 回高分子学会北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2009-02-03
• [Presentation] 組換え微生物を用いた乳酸ベースポリマーの発酵生産 (2009)
  • Author(s): 山田美和、中井孝憲、清水康多郎、浦本周、松本謙一郎、田口精一
  • Organizer: 第43 回高分子学会北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2009-02-03
• [Presentation] 組換え体イネにおけるポリヒドロキシブタン酸の生産 (2008)
  • Author(s): 玉置亜弥, 川村温夫, 小笠原実紀, 松本謙一郎, 島田浩章
  • Organizer: 日本分子生物学会第31回年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 変異型PHA重合酵素を利用したPHA 生産の効率化およびトマト果実特異的なPHA 生産 (2008)
  • Author(s): 池田明夏里、松本謙一郎、Normi Yahara M.、田口精一, 島田浩章
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド、神戸
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] 組換え体ジャガイモによるバイオプラスチックの生産 (2008)
  • Author(s): 小笠原実紀, 吉田美穂, 川村温夫, 佐々木忠将, 松本謙一郎, 島田浩章
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド、神戸
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] 組換え体イネにおけるポリヒドロキシブタン酸の生産 (2008)
  • Author(s): 玉置亜弥, 川村温夫, 小笠原実紀, 松本謙一郎, 島田浩章
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド、神戸
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] バイオプラスチック生産のための微生物工場と植物工場 (2008)
  • Author(s): 招待講演
  • Organizer: 日本生物工学会北日本支部札幌シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学百年記念会館、札幌
  • Year and Date: 2008-12-03
• [Presentation] In Vitro Engineering of PHA Synthase for New Biopolyester Synthetic System (2008)
  • Author(s): 招待講演
  • Organizer: International Symposium on Biological Polyesters2008
  • Place of Presentation: SKYCITY, Auckland, New Zealand
  • Year and Date: 2008-11-28
• [Presentation] Alteration in the composition of PHA copolymer by the multiple combinations of beneficial amino acid substitution in PHA synthase from Pseudomonas sp.61-3 (2008)
  • Author(s): M. Yamada, K. Matsumoto, K. Tajima, Y. Sato, M. Munekata, S. Taguchi
  • Organizer: International Symposium on Biological Polyesters 2008
  • Place of Presentation: SKYCITY, Auckland, NewZealand
  • Year and Date: 2008-11-28
• [Presentation] Alteration of molecular weight in PHAs using in vitro engineered PHA synthases isolated from Pseudomonas sp.61-3 (2008)
  • Author(s): F. Shozui, K. Shimizu, K. Matsumoto, Y. Orikasa, S. Taguchi
  • Organizer: International Symposium on Biological Polyesters 2008
  • Place of Presentation: Auckland, New Zealand
  • Year and Date: 2008-11-28
• [Presentation] Metabolic engineering for biosynthesis of polyhydroxyalkanoate in Corynebacterium glutamicum (2008)
  • Author(s): C.R. Leong, S.J.Jo, K. Matsumoto, T. Ooi, S. Taguchi
  • Organizer: International Symposium on Biological Polyesters 2008
  • Place of Presentation: Auckland, New Zealand
  • Year and Date: 2008-11-28
• [Presentation] SYNTHESIS OF POLYHYDROXYALKANOATES WITH VARIOUS MOLECULAR WEIGHT USING IN VITRO ENGINEERED PHA SYNTHASES ISOLATED FROM PSEUDOMONAS SP. 61-3 (2008)
  • Author(s): Fumi Shozui, Kotaro Shimizu, Ken' ichiro Matsumoto, Yoshitake Orikasa and Seiichi Taguchi:
  • Organizer: Japan-Korea-China Mini-symposium on Nanotechnology, Biotechnology and Catalysis
  • Place of Presentation: Hokkaido Univ., Sapporo
  • Year and Date: 2008-11-07
• [Presentation] Biosynthesis of biodegradable polyester from renewable carbon sources by genetically engineered Corynebacterium glutamicum (2008)
  • Author(s): Chean-Ring Leong, Sung-Jin Jo, Ken'ichiro Matsumoto, Toshihiko Ooi, Seiichi Taguchi
  • Organizer: CRC International Symposium on Bio-interface and Biomass Conversion
  • Place of Presentation: Hokkaido Univ., Sapporo
  • Year and Date: 2008-10-29
• [Presentation] ポリヒドロキシアルカン酸合成酵素の分子改変と植物生産への応用 (2008)
  • Author(s): 招待講演
  • Organizer: 第57回高分子討論会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学、大阪
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] 酵素進化工学によるバイオプラスチック生産:微生物から植物へ (2008)
  • Author(s): 招待講演
  • Organizer: 日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学、仙台
  • Year and Date: 2008-08-28
• [Presentation] Seiichi Taguchi: Production of poly(3-hydroxybutyrate) through a new biosynthetic pathway utilizing malonyl-CoA as an intermediat (2008)
  • Author(s): Chean Ring Leong, Ken'ichiro Matsumoto, Toshihiko Ooi, Tomohisa Kuzuyama
  • Organizer: 日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学、仙台
  • Year and Date: 2008-08-28
• [Presentation] Production of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxy valerate) by Corynebacterium glutamicum (2008)
  • Author(s): C.R. Leong, S.J. Jo, K. Kitagawa, Q. Wang, K. Matsumoto, C.T. Nomura, T.oi, S. Taguchi
  • Organizer: 平成20 年度 第一回合同学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2008-08-08
• [Presentation] The engineering of polyhydroxy alkanoate (PHA) synthase and application for in plante PHA production (2008)
  • Author(s): 招待講演
  • Organizer: THE GCOE INTERNATIONAL SEMINAR ON BIOTECHNOLOGY AND MACROMOLECULAR CHEMISTRY
  • Place of Presentation: Hokkaido Univ.、Sapporo
  • Year and Date: 2008-07-07
• [Presentation] Wide-ranging alteration of monomeric composition in biopolyester through enzyme evolution (2008)
  • Author(s): Fumi Shozui, Ken'ichiro Matsumoto, Yoshitake Orikasa, and Seiichi Taguchi
  • Organizer: Taiwan-Japan International Symposium on Organic Chemistry and molecular Science, National Taipei Univ. of Technology
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2008-04-18
• [Presentation] Bio Technology and Catalysis (2008)
  • Author(s): M. Yamada, K. Matsumoto, F. Shozui, Y. Orikasa, and S. Taguchi
  • Organizer: The 10th SNU and Hokkaido University Joint Symposium On Nano Technology
  • Place of Presentation: Seoul National University, Seoul, Korea
  • Year and Date: 2008-01-25
• [Presentation] 変異型PHA重合酵素を利用したPHA生産性向上の試み (2007)
  • Author(s): 池田明夏里、松本謙一郎、Yahara M. Normi、田口精一、島田浩章
  • Organizer: 第30 回日本分子生物学会年会(BMB2007)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] 形質転換アラビドプシスによる共重合ポリヒドロキシアルカン酸の生産 (2007)
  • Author(s): 新井聡、村田隆明、松本謙一郎、野村クリストファー、高瀬和真、田口精一、島田浩章
  • Organizer: 第30 回日本分子生物学会年会(BMB2007)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] Pseudomonas sp.61-3 由来PHA 重合酵素の推定基質ポケット近傍のアミノ酸残基群の配列とPHA 分子量の相関 (2007)
  • Author(s): 正瑞文、清水康多郎、佐々木雄大、松本謙一郎、田口精一
  • Organizer: 日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 広島大学, 広島
  • Year and Date: 2007-09-25
• [Presentation] 組換え植物による生分解性プラスチックの生産法の開発 (2007)
  • Author(s): 松本 謙一郎
  • Organizer: エコマテリアル研究会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス(東京)
  • Year and Date: 2007-07-13
• [Presentation] Production of polyhydroxyalkanoate copolymer in plastids of Arabidopsis thaliana (2007)
  • Author(s): K. Matsumoto, S. Arai, C.T. Nomura, T. Murata, R. Nagao, H. Shimada
  • Organizer: ICPMB2007, International Congress on Plant Mitochondrial Biology
  • Place of Presentation: Nara Women's University,
• [Presentation] 組換え植物を用いた生分解性プラスチックの生産 (2007)
  • Author(s): 松本 謙一郎
  • Organizer: 植物学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京理科大学野田キャンパス(野田市)
• [Book] 酵素進化工学に基づくバイオポリマー生物生産システムの開発研究 (2007)
  • Author(s): 松本謙一郎、田口精一
  • Publisher: バイオインダストリー協会
• [Book] 組換え体植物による生分解性プラスチックの生産」バイオプロセス・ハンドブック:バイオケミカルエンジニアリングの基礎から有用物質生産・環境調和技術まで (2007)
  • Author(s): 島田浩章、松本謙一郎
  • Publisher: エヌ・ティー・エヌ