2001 Fiscal Year Annual Research Report
エタノール燃料バイオマス用藍色細菌の代謝工学による二酸化炭素消費反応の高活性化
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12450329
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
太田口 和久 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20134819)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅見 和広 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (80313344)
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| Keywords | 藍色細菌 / 二酸化炭素消費 / 代謝工学 / Synechococcus sp. strain PCC7942 / カルバモイルリン酸シンターゼ / 化学合成 |
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| Research Abstract |
光合成無機独立栄養生物で単細胞性の藍色細菌Synechococcus sp. strain PCC6301は文献に記載されている光合成生物の中では光合成速度が最も高く、しかも乾燥菌体重量あたりのD-グルコース含量が0.501g/gに達する工学的魅力に富んだ細胞である。原核生物であるため細胞内多糖からのD-グルコース獲得は極めて容易であり、筆者らは生物燃料エタノールの原料として注目している。この細菌は、光合成反応の数倍から数千倍の速度でCO2を生物濃縮するCO2濃縮機構(CCM)を有している。このためCO2の分離濃縮用生体触媒としての価値も高い。生物濃縮および光合成の速度を比較すると細胞内には有機化されていない無機炭素が豊富に含まれている。この区分の炭素を有機化できればこの細胞の資源としての価値は一層高められよう。本研究では、代謝工学的視点から、藍色細菌を遺伝子組換えし化学合成経路を強化することで有機化反応の促進策を描き出し実験を行った。分子育種により強化する化学合成経路としてはカルバモイルリン酸シンターゼ(以下を触媒、CO2+H2O+2ATP+グルタミン→カルバモイルリン酸+2ATP+Pi+グルタミン酸)に注目した。
本年度の研究においては、大腸菌DH5α株のゲノムよりPCR法によりカルバモイルリン酸シンターゼの2つのサブユニットをコードする遺伝子carAおよびcarBを先ず取得した。これらの遺伝子をコピー数の異なる2種類のベクターに挿入し、大腸菌DH5α株を形質転換した。CO2消費反応の活性はシトルリン酸の生成速度により評価した。その結果、これらの遺伝子を含まないベクター用のプラスミドによって形質転換した株と比べてCO2有機化速度が向上した大腸菌の作製に成功した。Synechococcus sp. strain PCC7942-SPcゲノム内に遺伝子を組換えるために、光失活し難い薬剤であるビアラフォスの実験系導入を検討した。上記carAおよびcarB遺伝子を組換える前提としてビアラフォス耐性遺伝子およびゼアキサンチン生合成遺伝子を有するプラスミドpTT201-crtZを作製し藍色細菌を形質転換した。ビアラフォスを添加した環境においては光照射下、プラスミドは安定に保持されることが観察され目的遺伝子を導入するための基礎となる宿主-ベクター系を構築した。
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[Publications] Kazuhisa OHTAGUCHI, Kazuhiro ASAMI, Anondho WIJANARKO: "Risk Reduction Strategy with Cyanobacterial Biotechnology for Mitigating the Emission of C02 from Fossil Fuel Combustion: Application of Psychrophilic Cyanobaterium Anabaena cylindrica to a Low Temperature C02 Removal Process"Proceedings of 6th World Congress of Chemical (Melbourne, Australia, 2001 SEP 24-27.). P2-011 (2001)
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[Publications] Kazuhisa OHTAGUCHI, Anondho WIJANARKO: "Elevation of the Efficiency of Cyanobacterial Carbon Dioxide Removal by Monoethanolamine Solution"Technolgy. 8(In press). (2001)
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[Publications] Kazuhisa OHTAGUCHI: "Soft Energy Path Synthesis from Carbon Dioxide to Biofuel Ethanol through Cyanobacterial Biotechnology"Technology. 7S. 175-188 (2000)
