バクテリアセルロース生産性向上のためのセルロース生合成代謝経路の解析

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15550178
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 藤原 政司 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30229075)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 棟方 正信 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50261326) ; 惠良田 知樹 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30213581) ; 田島 健次 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00271643)
• Keywords: バクテリアセルロース / 酢酸菌 / グルコース代謝経路 / 生産性 / ラベル化セルロース / 高分解能NMR測定 / エタノール

Research Abstract

セルロースは主に植物の構造物質として知られる多糖類であるが、酢酸菌の一種にセルロースを菌体外多糖類として培地中に産生するものがある。このセルロースはバクテリアセルロースと呼ばれ、高純度な状態で得られるため、新規な工業素材として有望であるが、生産性の改善が商業的利用にとっては不可欠である。セルロース収量の大幅な改善を望むには、原料として与えたグルコースがどのような代謝経路を通るか、またその経路の過程においてどのような制御をうけているかを解明する必要がある。昨年度は、原料グルコースの特定の炭素原子をあらかじめラベルしておき、そのラベルが最終産物であるセルロース中のどの炭素原子に残っているかを調べ、セルロース中に取り込まれたグルコースが通過してきた代謝経路の割合を調べた。その結果は、直接重合経路が16%、Embden Meyerhof経路が0%、Entner-Doudoroff経路が41%、Pentose phosphate cycle経路が35%、グルコース新生経路が8%であった。本年度は、エタノールを培地中に1%添加して、セルロース収量が1.5倍になったときに代謝経路の割合が通常の条件の場合とどのくらい変化しているかを同様な方法で調べた。その結果、直接重合経路が47%、Embden Meyerhof経路が0%、Entner-Doudoroff経路が8%、Pentose phosphate cycle経路が30%、グルコース新生経路が15%であると見積もられた。この結果より、エタノールがエネルギー源として菌の増殖に用いられ、その分エネルギーとして消費されていたグルコースが直接セルロース生産に振り向けられるため、セルロース収量が増えたと考えられた。