植物培養細胞の精密代謝改変による高機能物質生合成プラットフォームの構築
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21K05403
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
加藤 康夫 富山県立大学, 工学部, 教授 (20254237)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野村 泰治 富山県立大学, 工学部, 准教授 (40570924)
荻田 信二郎 県立広島大学, 生命環境学部, 教授 (50363875)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 有用物質生産 / 生物活性物質 / 植物培養細胞 / 精密代謝改変 / 合理的代謝フロースイッチング |
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| Outline of Research at the Start |
申請者らは、植物培養細胞を宿主とした遺伝子組換えによる物質生産の効率を飛躍的に向上させる基幹技術として、「合理的代謝フロースイッチング」という手法を提唱している。本研究では、植物培養細胞の二次代謝生合成系に精密改変(ファインチューニング)を施し、同手法における超高効率な物質生合成システムを構築する。
具体的には、同手法の原理で遺伝子組換えしたタケ培養細胞に、1. 生合成中間体生成レベルの向上、2. 目的代謝産物の配糖化の制御、3. 培養条件の最適化、を理論立てて施すことで、ヒドロキシ安息香酸やビニルフェノールといったフェニルプロパノイド由来高機能物質の配糖体の高効率生合成システム構築を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らは、植物培養細胞を宿主とした遺伝子組換えによる物質生産の効率を飛躍的に向上させる基幹技術として、「合理的代謝フロースイ ッチング」という手法を提唱している。本研究では、同手法の原理で遺伝子組換えした植物培養細胞の二次代謝生合成系に精密改変(ファインチューニング)を施し、同手法における超高効率な物質生合成システムを構築する。具体的には、1. 生合成中間体生成レベルの向上、2. 目的代謝産物の配糖化の制御、3. 培養条件の最適化、を理論立てて施すことで生成物の構造および生合成能を高度に制御することを目的とする。宿主としては、申請者らによって樹立され、物質生産宿主として極めて高い能力を有することが分かっているタケ培養細胞を用い、ヒドロキシ安息香酸やビニルフェノールといったフェニルプロパノイド由来高機能物質の配糖体を生 産ターゲットとする。
当該年度は、昨年度作成した、1)ヒドロキシベンズアルデヒド/ヒドロキシ安息香酸類の生合成を目的とした、hydroxycinnamoyl-CoA hydratase/lyase (HCHL)、および 2) ビニルフェノール類の生合成を目的とした、phenolic acid decarboxylase (PDC) を各々過剰発現するタケ培養細胞株を各種培養条件下で培養し、培養ステージ毎に各組換え株の代謝産物を精査することで、代謝改変を施した組換えタケ培養細胞の機能を評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1)ヒドロキシベンズアルデヒド/ヒドロキシ安息香酸類の生合成を目的とした、hydroxycinnamoyl-CoA hydratase/lyase (HCHL)、および 2) ビニルフェノール類の生合成を目的とした、phenolic acid decarboxylase (PDC) を各々過剰発現するタケ培養細胞株を各種培養条件下で培養し、培養ステージ毎に各組換え株の代謝産物を精査することで、代謝改変を施した組換えタケ培養細胞の機能を評価した。いくつかの培養条件下で各組換え細胞株が顕著に蓄積する化合物を同定し、このものが「合理的代謝フロースイッチング」により新たに生合成された化合物であることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
得られたHCHLおよびPDCを各々過剰発現するタケ培養細胞株が顕著に蓄積する化合物について単離構造解析を行うとともに、標品の化学合成を並行して行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(18 results)
