2016 Fiscal Year Annual Research Report
海洋性ラン藻における人工転写調節システムの開発とイソプレノイド生産への応用
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15H05557
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
蓮沼 誠久 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 教授 (20529606)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ラン藻 / アスタキサンチン / 代謝工学 / メタボローム解析 / カロテノイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、増殖速度が速く、高密度培養が可能で、高い耐塩性を有する海洋性ラン藻Synechococcus sp. PCC 7002をプラットフォーム株として、物質生産のための代謝工学ツールを開発するとともに、オミクス技術を活用してラン藻宿主生産系の評価を行い、物質生産への応用を示している。平成28年度は、プロモーター3種類（Synechocystis sp. PCC 6803由来psbA2プロモーターおよびrbcプロモーター、trcプロモーター）、ニュートラルサイト6箇所（プラスミドpAQ1内に4領域、acsA領域、glpK領域）、転写因子3種類（Synechococcus sp. PCC 7002由来SigEおよびSigC、Synechocystis sp. PCC 6803由来SigE）を用意して、それぞれプロモーター活性、遺伝子の導入安定性、グローバルレギュレーターとしての性能、の評価を進めた。β-カロテンケトラーゼ遺伝子およびβ-カロテンヒドロキシラーゼ遺伝子を導入してアスタキサンチン生産能を付与した藻株の培養条件を検討し、12mg/gのアスタキサンチン含有率、11mg/L/dのアスタキサンチン生産性、を達成した。従来用いられてきたHaematokoccus藻より高い生産性を示した。この株のメタボローム解析を実施したところ、総カロテノイド含量が3倍以上増加し、MEP経路に代謝ボトルネックが存在することを明らかにした。現在、トランスクリプトーム解析を実施している。また、アスタキサンチン生産株で、転写因子（Synechococcus sp. PCC 7002由来SigCおよびSigE、Synechocystis sp. PCC 6803由来Sig E）を同時強化した組換え株を構築し、評価を進めている。
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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
昨年度までの研究で、導入遺伝子が安定的に保持されないことが明らかとなったが、導入遺伝子構築の見直しや培養条件の検討を行うことで、この問題を解決した。また、当初の予定通り、アスタキサンチン生産株（β-カロテンケトラーゼ遺伝子／β-カロテンヒドロキシラーゼ遺伝子導入株）において各種プロモーターを導入して、増殖特性やアスタキサンチン生産能を評価した。転写因子導入株の構築も行った。また、アスタキサンチン生産株のメタボローム解析を行うとともに、トランスクリプトーム解析に着手した。さらに、ここまでに評価したプロモーターと転写因子を組合せて操作したラン藻株を作出し、その特性の解析を進めている。また、予定を前倒しして、アスタキサンチン生産株の培養条件の検討を行い、従来の研究を大幅に上回るアスタキサンチン生産性の向上に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、評価したプロモーターのカタログ化を行い，オンデマンド遺伝子発現用のプロモーターリストを作成する。また、人工転写因子導入株の評価を進める。また、マルチオミクス（トランスクリプトーム解析やメタボローム解析）を活用して組換え株の代謝を包括的に解析する。さらに、作出した株の培養条件を操作し，生産性を最大化するプロセスの検討を行う。また、アスタキサンチン以外のイソプレノイドの生産も検討する。
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Research Products
(6 results)
