Development of metabolic reactivation techniques based on optogenetics

• Project/Area Number: 25K01591
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: The University of Osaka
• Principal Investigator: 戸谷 吉博 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 准教授 (70582162)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原 清敬 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 准教授 (40434378)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000); Fiscal Year 2028: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000); Fiscal Year 2027: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000); Fiscal Year 2026: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2025: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 光遺伝学 / 代謝再活性化 / 代謝フラックス / ロドプシン / 有用物質生産

Outline of Research at the Start

微生物を使った物質生産では，増殖を抑制した生産期に目的物質の生産性が徐々に低下することが問題となっている．本研究では光遺伝学技術に基づく可逆代謝スイッチを利用することで，照射光によって「増殖モード」と「生産モード」を行き来する細胞を創出する．また，生産期の細胞の代謝不良を検出するセンサを開発し，照射光を制御することで高性能化した可逆代謝スイッチを操作する．生産期の細胞を定期的に増殖モードに戻すことで，代謝を再活性化して高生産速度の長期維持を実現する．また，光駆動ATP再生能力を宿主細胞に付与することで，光を補助エネルギー源に用いて生産期の代謝の共通課題であるATP不足を解消する．