超好熱性アーキア膜脂質の生合成による大腸菌細胞膜の強化
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19J21282
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 38020:Applied microbiology-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
吉田 稜 名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | アーキア / イソプレノイド / 細胞膜 / メバロン酸経路 / 極限環境微生物 / 代謝工学 / 合成生物学 / 有機溶媒耐性 / 大腸菌 / 極限環境生物 / メタボリックエンジアリング |
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| Outline of Research at the Start |
化石燃料の代替としての微生物による燃料や化成品の生産には，生産された化合物が生産者である微生物の生育を阻害することで，高い生産効率が得られないという問題点がある．これは疎水性のバイオ燃料や化成品が，細胞膜に蓄積し，膜を不安定化させ，膜の透過性を上げるからである．この問題を解決するために，超好熱性アーキアの膜脂質に着目した．超好熱性アーキアが極限環境に生育するための適応機構であると予想される同脂質は，細胞膜の透過性を減少させるという性質を持つ．本研究では，同脂質の合成による大腸菌の細胞膜の強化により，疎水性有用物質の生産によって生じる毒性を克服できる大腸菌株を作製することを目的とする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで、超好熱性アーキア膜脂質の一つであるC25アーキア膜脂質の生合成経路の全容を解明し、さらに同脂質による細胞膜の強化が可能であるかを検討するべく、同脂質を生産する大腸菌株を構築した。しかし、同株のアーキア膜脂質の生産量は微量であり、同脂質の生産が大腸菌に与える影響は観察できていなかった。そこで、今年度は昨年度に引き続き、C25アーキア膜脂質の大腸菌での生産量の向上を目的として、大腸菌におけるイソプレノイド生産の強化に引き続き取り組んだ。昨年度は、大腸菌由来のプレノールキナーゼ、及びメタン生成菌由来のイソプレノールリン酸キナーゼを大腸菌で過剰発現させることで、プレノール・イソプレノール添加培地において、大腸菌のイソプレノイド生産を大幅に向上させることに成功した。この結果を受けて、今年度は上記の遺伝子とともに、非還元型C25アーキア膜脂質生合成経路遺伝子群を組み込んだプラスミドを大腸菌に導入した。その結果、同大腸菌株の細胞膜に占める非還元型C25アーキア膜脂質の割合を約11%まで向上させることに成功した。そこで次に、同アーキア膜脂質の生産によって大腸菌細胞膜が強化されるかを検証するべく、同大腸菌株の耐熱性や有機溶媒耐性を調査した。その結果、同株の耐熱性は非還元型C25アーキア膜脂質非生産株と比べてほとんど差は見られなかった。一方、1-ブタノールなどのいくつかの有機溶媒については、その耐性が向上している可能性が示唆された。また、蛍光色素を用いた細胞膜透過性試験では、1-ブタノールによって引き起こされる大腸菌細胞膜の透過性上昇は非還元型C25アーキア膜脂質生産によって抑制されていることを示した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
