2017 Fiscal Year Research-status Report
カロテノイド生産工場の設計：高度好塩性古細菌を用いた多様なカロテノイドの大量合成
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16K06868
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
八波 利恵 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (90334531)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 新規カロテノイド合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は高度好塩性古細菌Haloarcula japonicaを用いて①本菌が生産するバクテリオロドプシン（BR）を基本骨格とした新規カロテノイド，②自然界における生産量が少ない希少カロテノイド，③BRとは異なる構造をもつ非天然カロテノイド，を大量合成することを目的としている。昨年は，③BRとは異なる構造をもつ日天然カロテノイドを大量合成することに着手した。
BRの共役二重結合数は13である。そこで，より抗酸化活性を持つカロテノイドを合成するために，共役二重結合数が15のテトラデヒドロリコペンを合成することを目指した。このカロテノイドは，BRの前駆体であるリコペンにさらに不飽和化して取得することとした。不飽和化には申請者が見出した新規カロテノイド不飽和化酵素（CrtD）に進化分sっ工学的手法により変異を導入し，用いた。まず，CrtD遺伝子に対するランダム変異導入法を検討した。反応に使用するマンガン濃度などを変化させ，CrtD遺伝子に変異を導入し，得られたい遺伝子配列を解析して変異導入率を見積もった。その結果，CrtD遺伝子に対し，1から2塩塩の変異を導入する条件を見出した。そこで，この条件で変異を導入したCrtD遺伝子ライブラリーを取得した。現在この遺伝子ライブラリーをリコペンのみを生産するHa. japonicaに形質転換し，色の変化，および生産したカロテノイドの分析を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
高度好塩性古細菌由来の遺伝子に対して，進化分子工学的手法を行った例はこれまでになく，通常の条件で行うと変異に偏りが見られた。そのため，ランダム変異導入法の確立に時間がかかった。また，高度好塩性性古細菌を宿主とした形質転換効率は，常法では低かったため，コロニーの出現数が少なかった。そこで，形質転換法の改善も行った。これらの理由により，研究がやや遅れた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ランダム変異導入法も確立できた。また，マンガン濃度変化によるランダム変異導入法とは異なる変異導入法も試みている。この新しい方法が確立されたら，さらにライブラリーの多様性が生まれることが見込まれる。以上より，今後は研究は順調に進むと思われれる。
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| Causes of Carryover |
（理由）H29年度は，ランダム変異導入および形質転換法の確立に手間取ったため，組換え体の生産したカロテノイドの詳細な性質検討には至らなかった。そのため，カロテノイドの抽出，文政期にかかる予算が未使用であったため。
（使用計画）カロテノイド抽出に使用する器具，分析に使用するカラム，溶媒を購入し，組換え体が生産したカロテノイドの分析を行う
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