合成生物学における耐性・輸送工学を用いた効率的なアルカロイド分泌生産系の開発

• Project Area: Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries
• Project/Area Number: 17H05453
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kobe Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 士反 伸和 神戸薬科大学, 薬学部, 教授 (20547880)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000); Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2017: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: アルカロイド / 合成生物学 / 輸送工学 / トランスポーター

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に続き、レチクリン生産性大腸菌およびスチロピン生産性酵母に輸送体を導入した菌株の解析を行った。
レチクリン生産性大腸菌においては、生産を誘導する際の培地、OD、IPTG濃度などの条件を検討した上で、最終的な条件を決定した。その条件において、IPTGでレチクリン生産および輸送体の誘導を行い、UPLC-MSにより培地および細胞内のレチクリン量を定量した。その結果、輸送体Aを発現させた際に、レチクリン生産性が向上することが示唆された。
スチロピン生産性酵母においては、形質転換体の作出法を確立し、ジェネティシン含有培地で効率的に形質転換体を得られるようにした。その上で、コロニーPCRなどにより遺伝子導入が確認できた菌を用いて、スチロピン生産性を検討した。酵母においても、MM、BM、 BMMYなど複数の培地を検討し、またメタノール誘導後のタンパク発現の条件検討などを行い、系の確立を行った。決定した系でスチロピン生産性の菌体を処理し、生成したスチロピン量をUPLC-MSで定量比較したところ、輸送体Bを発現させた際に、スチロピン生産性が有意に上昇することが示唆された。
以上の結果は、合成生物学（生合成工学）における輸送体の重要性を示唆しており、さまざまな生合成系において、適切な輸送体を選択、発現させることで生産性の向上に繋がる可能性が示された。これら研究をさらに進め、輸送工学の発展に寄与していきたい。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Transcriptome analysis of Petunia axillaris flowers reveals genes involved in morphological differentiation and metabolite transport (2018)
  • Author(s): Ikuko Amano, Sakihito Kitajima, Hideyuki Suzuki, Takao Koeduka, Nobukazu Shitan
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 13 Issue: 6 Pages: e0198936-e0198936
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0198936
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structure of constituents isolated from the bark of Cassipourea malosana and their cytotoxicity against a human ovarian cell line (2018)
  • Author(s): Nishiyama Yumi、Noda Yuki、Nakatani Noriyoshi、Shitan Nobukazu、Sudo Tamotsu、Kato Atsushi、Chalo Mutiso Patrick B.
  • Journal Title: Journal of Natural Medicines Volume: 73 Issue: 1 Pages: 289-296
  • DOI: 10.1007/s11418-018-1254-2
  • NAID: 40021790381
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Crotalaria juncea metal transporter CjNRAMP1 has a high Fe uptake activity, even in an environment with high Cd contamination (2018)
  • Author(s): Tsugumi Nakanishi-Masuno, Nobukazu Shitan, Akifumi Sugiyama, Kojiro Takanashi, Shoko Inaba, Shuji Kaneko, Kazufumi Yazaki
  • Journal Title: International Journal of Phytoremediation Volume: 20 Issue: 14 Pages: 1427-1437
  • DOI: 10.1080/15226514.2018.1501333
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Transporters of secondary metabolites ―Identification, characterization, and possible application to synthetic biology― (2019)
  • Author(s): 士反伸和
  • Organizer: 第６０回植物生理学会年会
• [Presentation] 合成生物学における耐性・輸送工学を用いた効率的なアルカロイド分泌生産系の開発 (2018)
  • Author(s): 士反伸和
  • Organizer: 生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学、第５回公開シンポジウム
• [Presentation] 薬用植物における二次代謝輸送機構の解明 (2018)
  • Author(s): 士反伸和
  • Organizer: 第８回バイオシグナル研究会
  • Invited
• [Presentation] 二次代謝産物の輸送体研究 ～これまでとこれから～ (2018)
  • Author(s): 士反伸和
  • Organizer: 第７回二次代謝フロンティア研究会
• [Presentation] アルカロイド耐性・輸送体タンパク質を用いた効率的なアルカロイド生産系の検討 (2018)
  • Author(s): 炭田 奈々、山田 泰之、大木 秀浩、松井 治幸、潤井 みや、南 博道、佐藤 文彦、士反 伸和
  • Organizer: 日本薬学会 第138年会
• [Presentation] 輸送工学を用いた効率的なアルカロイド生産系の開発 (2017)
  • Author(s): 大木 秀浩、炭田 奈々、南 博道、佐藤 文彦、士反 伸和
  • Organizer: 第１２回トランスポーター研究会
• [Presentation] タバコ根におけるニコチントランスポーターJAT1 の細胞内局在の解析 (2017)
  • Author(s): 士反 伸和、津山 濯，林田 南帆、高部 圭司，矢崎 一史
  • Organizer: 第１２回トランスポーター研究会
• [Book] 基礎から学ぶ植物代謝生化学 (2018)
  • Author(s): 水谷 正治、士反 伸和、杉山 暁史
  • Total Pages: 328
  • Publisher: 羊土社
  • ISBN: 4758120900