2015 Fiscal Year Research-status Report
海産藻類が持つ独自の代謝経路の解明と、代謝改変によるオイル生産能の増強
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15K16156
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
辻 敬典 関西学院大学, 理工学部, 助教 (40728268)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 海洋性珪藻 / 光合成 / 代謝工学 / バイオ燃料 / マリンバイオテクノロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
珪藻は、デンプンを作らずに可溶性βグルカンを蓄積する点や、葉緑体が四枚の包膜に包まれている点など、緑色植物とは異なる代謝的・構造的特徴を持つ。また、珪藻はオイル（トリアシルグリセロール）蓄積量が多く、藻類を用いたバイオ燃料生産の有力な候補として着目されている。本研究では、海洋性珪藻における脂肪酸合成系への材料供給経路を明らかにし、その経路を増強することで高いオイル蓄積能を持つ株を作出することを目指している。
緑色植物では、脂肪酸合成の材料となるアセチルCoAは、細胞質から葉緑体へと取り込まれたホスホエノールピルビン酸から合成される。一方、珪藻ではカルビン・ベンソン回路から葉緑体内で直接アセチルCoAを供給していることがゲノム情報から示唆されている。2015年度は、海洋性珪藻のアセチルCoA供給経路を明らかにするため、候補となる代謝酵素の過剰発現体、ノックダウンおよびノックアウト株の作出を行った。その結果、過剰発現体を得ることができ、さらにノックダウン株の候補を複数得た。今後、各形質転換体について、代謝産物およびオイル蓄積量を比較し、海洋性珪藻におけるアセチルCoA合成経路を解明すると共に、オイル合成への寄与を調べる。ノックアウト株については、現在ゲノム編集技術による代謝酵素のノックアウトを試みている。また、葉緑体内でのアセチルCoA供給に関与すると考えられる代謝酵素の酵素学的特性を明らかにするために、大腸菌でリコンビナントタンパク質を作成を試み、活性を持つリコンビナントタンパク質の作成に成功した。今後は、リコンビナントタンパク質の生成と特性解析を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
海洋性珪藻において、代謝酵素の局在確認のためにGFP融合タンパク質を発現させたが、うまく融合タンパク質が発現しなかった。これに関しては、融合タンパク質の設計を変更することで融合タンパク質を発現する形質転換体が得られ、これから局在解析を行う予定である。また、大腸菌でのリコンビナントタンパク質の発現においては、原因は不明だが、過剰発現ができずにリコンビナントタンパクの発現量が極めて少なかった。以上の予期せぬ問題によって、当初の予定より研究がやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
珪藻におけるGFP融合タンパク質の発現、大腸菌によるリコンビナントタンパク質の発現において、予期せぬ問題もあったが、現在それらの問題はすべて解決した。今後は得られた形質転換体およびリコンビナントタンパク質の解析を進める予定である。海洋性珪藻において、RNAiによるノックダウンはうまくいかないケースもあるため、Transcription activator-like effector nuclease (TALEN)による遺伝子破壊も平行して進めている。
珪藻の形質転換対の解析においては、トリアシルグリセロール合成経路だけにフォーカスを絞らず、メタボロミクスや安定同位体を用いたトレーサー実験による包括的な代謝解析を予定している。また、当初の計画に含めた複数の代謝酵素発現による代謝改変も平行して行う。
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| Causes of Carryover |
リコンビナントタンパク質の作成など一部の実験に遅れが生じたため、タンパク質解析のための消耗品（物品費）の一部は2015年度に使用しなかった。また、研究の遅れにより論文投稿ができなかったため、英文校閲費として計上した費用（その他）は2015年度に使用しなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
予定より遅れてはいるが、当初の計画どおりリコンビナントタンパク質の解析および論文投稿のための英文校閲費として使う。
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Research Products
(6 results)
