Studies on microbial aromatic L-amino acid decarboxylase

• Project/Area Number: 21380062
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Ishikawa Prefectural University
• Principal Investigator: KUMAGAI Hidehiko 石川県立大学, 生物資源環境学部, 特任教授 (70027192)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): KATAYAMA Takane 石川県立大学, 生物資源工学研究所, 准教授 (70346104) ; KOYANAGI Takashi 石川県立大学, 食品科学科, 助教 (20535041) ; MATSUI Hiroshi 石川県立大学, 生物資源環境学部, 客員教授 (40336730)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000); Fiscal Year 2011: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2010: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2009: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
• Keywords: 芳香族アミン / 芳香族アミノ酸脱炭酸酵素 / ビタミンB_6酵素 / 発酵生産 / 発酵食品 / 菌叢解析 / 次世代シークエンス法 / 乳酸菌 / 芳香族アミノ酸デカルボキシラーゼ / アミノ酸脱炭酸酵素 / 石川県産発酵食品 / Pseudomonas属細菌 / L-ドーパ / Enterococcus 属細菌 / Lactobacillus 属細菌 / Enterococcus属

Research Abstract

Aromatic amino acid decarboxylase is a key enzyme for synthesis of various biogenic amines and their derivatives. In this study, we isolated the genes encoding the enzyme from various bacteria, and carried out enzymatic analyses for their products. We also succeeded in constructing a bacterial platform for synthesis of the plant alkaloid using a recombinant E. coli strain. In addition, fermented food microbiota was investigated by using pyrosequencing technique to evaluate the existing ratio of lactic acid bacteria with abilities to produce biogenic amines.

Research Products

• [Journal Article] Bench-top fermentative production of plant benzylisoquinoline alkaloids using a bacterial platform (2012)
  • Author(s): 中川明, 南博道, 金柱成, 小柳喬, 片山高嶺, 佐藤文彦, 熊谷英彦
  • Journal Title: Bioengineered Bugs Volume: 3巻 Pages: 49-53
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Changes in microbiota population during fermentation of Narezushi, as revealed by pyrosequencing analysis (2012)
  • Author(s): 清原正志, 小柳喬, 松井裕, 山本恵子, 武春美, 勝山陽子, 辻篤志, 宮前博人, 近藤哲史, 中村静夫, 片山高嶺, 熊谷英彦
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: 76巻 Pages: 48-52
  • NAID: 10030398358
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bench-top fermentative production of plant benzylisoquinoline alkaloids using a bacterial platform (2012)
  • Author(s): Nakagawa A, Minami H, Kim JS, Koyanagi T, Katayama T, Sato F, Kumagai H
  • Journal Title: Bioengineered Bugs Volume: 3 Pages: 49-53
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Changes in microbiota population during fermentation of Narezushi, as revealed by pyrosequencing analysis (2012)
  • Author(s): Kiyohara M, Koyanagi T, Matsui H, Yamamoto K, Take H, Katsuyama K, Tsuji A, Miyamae H, Kondo T, Nakamura S, Katayama T, Kumagai H
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: 76 Pages: 48-52
  • NAID: 10030398358
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A bacterial platform for fermentative production of plant alkaloids (2011)
  • Author(s): 中川明, 南博道, 金柱成, 小柳喬, 片山高嶺, 佐藤文彦, 熊谷英彦
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 2巻 Pages: 326-326
  • NAID: 120006358780
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pyrosequencing survey of the microbial diversity of "narezushi", an archetype of modern Japanese sushi (2011)
  • Author(s): 小柳喬, 清原正志, 松井裕, 山本恵子, 近藤哲史, 片山高嶺, 熊谷英彦
  • Journal Title: Letters in Applied Microbiology Volume: 53巻 Pages: 635-640
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pyrosequencing survey of the microbial diversity of "narezushi", an archetype of modem Japanese sushi (2011)
  • Author(s): Koyanagi T, Kiyohara M, Matsui H, Yamamoto K, Kondo T, Katayama T, Kumagai H
  • Journal Title: Letters in Applied Microbiology Volume: 53 Pages: 635-640
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A bacterial platform for fermentative production of plant alkaloids (2011)
  • Author(s): Nakagawa A, Minami H, Kim JS, Koyanagi T, Katayama T, Sato F, Kumagai H
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 2 Pages: 326-326
  • NAID: 120006358780
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 大腸菌休止菌体を用いたcatecholからのreticuline生産 (2012)
  • Author(s): 松田元規, 山本恵子, 中川明, 松村栄太郎, 南博道, 片山高嶺, 佐藤文彦, 熊谷英彦, 山本憲二
  • Organizer: 2012年度日本農芸化学会大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] 能登のなれずしの微生物フローラ～ピロシークエンス法による優勢菌種の解明～ (2012)
  • Author(s): 小柳喬, 清原正志, 松井裕, 山本恵子, バルラ・フローリン, 武春美, 勝山陽子, 辻篤史, 宮前博人, 近藤哲史, 中村静夫, 榎本俊樹, 片山高嶺, 熊谷英彦
  • Organizer: 2012年度日本農芸化学会大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] Characterization of 3, 4-dihydroxyphenyl-L-alanine(L-DOPA) decarboxylase from Pseudomonas putida KT2440 (2012)
  • Author(s): 小柳喬, 中川明, 桜間晴子, 山本恵子, 桜井直文, 高木幸信, 南博道, 片山高嶺, 熊谷英彦
  • Organizer: 第12回日中韓酵素工学会議
  • Place of Presentation: 金沢
• [Presentation] 改良型ベンジルイソキノリンアルカロイド生合成系を用いた大腸菌でのレチクリン生産 (2012)
  • Author(s): 中川明、松村栄太郎、小柳喬、松田元規、南博道、片山高嶺、佐藤文彦、熊谷英彦、山本憲二
  • Organizer: 日本農芸化学会大会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] 能登のなれずしの微生物フローラ～ピロシークエンス法による優勢菌種の解明～ (2012)
  • Author(s): 小柳喬、清原正志、松井裕、山本恵子、バルラ・フローリン、武春美、勝山陽子、辻篤史、宮前博人、近藤哲史、中村静夫、榎本俊樹、片山高嶺、熊谷英彦
  • Organizer: 日本農芸化学会大会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] PYROSEQUENCING ANALYSIS OF THE BACTERIAL FLORA OF "KABURAZUSHI", A TRADITIONAL LACTIC ACID-FERMENTED PICKLE IN JAPAN (2011)
  • Author(s): Koyanagi T, Kiyohara M, Matsui H, Yamamoto K, Barla F, Shijimaya M, Enomoto T, Katayama T, Kumagai H
  • Organizer: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: Sapporo
  • Year and Date: 2011-09-09
• [Presentation] A BACTERIAL PLATFORM FOR FERMENTATIVE PRODUCTION OF PLANT ALKALOIDS (2011)
  • Author(s): Nakagawa A, Minami M, Kim JS, Koyanagi T, Katayama T, Sato F, Kumagai H
  • Organizer: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: Sapporo
  • Year and Date: 2011-09-09
• [Presentation] 金沢産発酵食品「かぶらずし」の微生物フローラ～次世代シークエンサーを用いた経時的菌叢変化の追跡～ (2011)
  • Author(s): 小柳喬, 清原正志, 松井裕, 山本恵子, バルラ・フローリン, 四十万谷正久, 榎本俊樹, 片山高嶺, 熊谷英彦
  • Organizer: 日本乳酸菌学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス
  • Year and Date: 2011-07-11
• [Presentation] 大腸菌を用いた植物アルカロイドの発酵生産 (2011)
  • Author(s): 中川明、南博道、松村栄太郎、松田元規、小柳喬、片山高嶺、佐藤文彦、熊谷英彦
  • Organizer: 日本分子生物学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] Bacterial platform for fermentative production of plant alkaloids (2011)
  • Author(s): 中川明, 南博道, 金柱成, 小柳喬, 片山高嶺, 佐藤文彦, 熊谷英彦
  • Organizer: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] 金沢産発酵食品「かぶらずし」の微生物フローラ～次世代シークエンサーを用いた経時的菌叢変化の追跡～ (2011)
  • Author(s): 小柳喬、清原正志、松井裕、山本恵子、バルラ・フローリン、四十万谷正久、榎本俊樹、片山高嶺、熊谷英彦
  • Organizer: 日本乳酸菌学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] Pyrosequencing analysis of the bacterial flora of "kaburazushi", a traditional lactic acid-fermented pickle in Japan (2011)
  • Author(s): 小柳喬, 清原正志, 松井裕, 山本恵子, バルラ・フローリン, 四十万谷正久, 榎本俊樹, 片山高嶺, 熊谷英彦
  • Organizer: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] 大腸菌を用いたベンジルイソキノリンアルカロイド直接発酵系の構築 (2011)
  • Author(s): 中川明、小柳喬、南博道、片山高嶺、佐藤文彦、熊谷英彦
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] ピロシークエンサーを用いた石川県産発酵食品「かぶらずし」の菌叢解析 (2011)
  • Author(s): 小柳喬、清原正志、松井裕、山本恵子、バルラ・フローリン、四十万谷正久、榎本俊樹、片山高嶺、熊谷英彦
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] 大腸菌を用いたベンジルイソキノリンアルカロイド生合成系の構築 (2010)
  • Author(s): 中川明、南博道、小柳喬、眞志喜桜、片山高嶺、佐藤文彦、熊谷英彦
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] バクテリア由来芳香族アミノ酸脱炭酸酵素の機能解析 (2010)
  • Author(s): 小柳喬、桜井直文、吉村恵子、中川明、高木幸信、南博道、片山高嶺、熊谷英彦
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] バクテリア由来芳香族アミノ酸脱炭酸酵素の機能解析 (2010)
  • Author(s): 小柳喬、桜井直文、吉村恵子、中川明、高木幸信、南博道、片山高嶺、熊谷英彦
  • Organizer: 日本農芸化学会大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 乳酸菌由来チロシンデカルボキシラーゼの遺伝子クローニングおよび性状解析 (2009)
  • Author(s): 小柳喬、松井裕、南博道、片山高嶺、熊谷英彦
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 乳酸菌由来チロシンデカルボキシラーゼの遺伝子クローニングおよび性状解析 (2009)
  • Author(s): 小柳喬, 松井裕, 南博道, 片山高嶺, 熊谷英彦
  • Organizer: 日本農芸化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Book] 石川県伝統発酵食品の菌叢解析と機能性食品開発 (2012)
  • Author(s): 熊谷英彦, 小柳喬, 松井裕, 片山高嶺
  • Publisher: UBMメディア(株)
• [Patent(Industrial Property Rights)] 乳酸発酵におけるアミン生成制御法 (2012)
  • Inventor(s): 小柳喬、片山高嶺、熊谷英彦
  • Industrial Property Rights Holder: 石川県立大学
  • Industrial Property Number: 2012-072660
  • Filing Date: 2012-03-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 乳酸発酵におけるアミン生成制御法 (2012)
  • Inventor(s): 小柳喬, 片山高嶺, 熊谷英彦
  • Industrial Property Rights Holder: 石川県立大学
  • Industrial Property Number: 2012-072660
  • Filing Date: 2012-03-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物ベンジルイソキノリンアルカロイドの生産方法 (2011)
  • Inventor(s): 中川明、南博道、片山高嶺、熊谷英彦
  • Industrial Property Rights Holder: 石川県
  • Filing Date: 2011-09-21
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 石川県の伝統発酵食品より分離した機能性乳酸菌,その培養物およびその利用 (2011)
  • Inventor(s): 小柳喬, 片山高嶺, 榎本俊樹, 熊谷英彦
  • Industrial Property Rights Holder: 石川県立大学
  • Industrial Property Number: 2011-188552
  • Filing Date: 2011-08-31
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物ベンジルイソキノリンアルカロイドの生産方法 (2010)
  • Inventor(s): 中川明、南博道、片山高嶺、熊谷英彦
  • Industrial Property Rights Holder: 石川県
  • Filing Date: 2010-09-22
• [Patent(Industrial Property Rights)] 芳香族アミンの製造方法 (2009)
  • Inventor(s): 小柳喬、南博道、片山高嶺、熊谷英彦
  • Industrial Property Rights Holder: 味の素株式会社
  • Patent Publication Number: 2011-130744
  • Filing Date: 2009-12-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 芳香族アミンの製造方法 (2009)
  • Inventor(s): 小柳喬、南博道、片山高嶺、熊谷英彦
  • Industrial Property Rights Holder: 味の素
  • Filing Date: 2009-12-25