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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Trials to strengthen bacterial cell membrane by the production of archaeal membrane lipids

Research Project

Project/Area Number 16K14882
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

邊見 久  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (60302189)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Keywordsアーキア / 膜脂質 / バクテリア / 細胞膜 / 酵素
Outline of Annual Research Achievements

超好熱性アーキアAeropyrum pernixが特異的に生産する、C25,C25アーキオールコアを持ったイソプレノイド膜脂質の生合成経路の解明に成功した。その過程において、新奇な2つのプレニル基転移酵素と1つのプレニル基還元酵素の同定を行なっている。それらの酵素はいずれもC25炭化水素鎖を有するアーキア膜脂質の前駆体に対し、一般的なC20炭化水素鎖を持つ前駆体に対するよりも高い特異性を示した。それらの酵素の遺伝子に加えて、必要なアーキア酵素の遺伝子をプラスミドを用いて大腸菌に導入し、バクテリア細胞内でのC25,C25アーキオール型アーキア膜脂質の生産に初めて成功した。同脂質は強靭な膜を形成することが知られており、大腸菌の細胞膜に対する影響に興味が持たれる。
また、アーキア膜脂質の大腸菌細胞における生産量の向上とそれによる表現系の明確な変化の観察を目指し、同脂質の前駆体供給経路であるメバロン酸経路をCRISPR/Cas9システムを用いて大腸菌ゲノムに挿入した。しかし、一部酵素の活性が低いなどの問題が生じ、プラスミドを用いた導入方法に比べて低い生産量しか達成されなかった。ゲノムにおける挿入部位などの再検討が必要だと思われる。一方、プラスミドを用いた手法では、最近我々が見出した新奇な変形メバロン酸経路や、それを人工的に改変した経路の導入を試みることでイソプレノイド生産量を向上させることに成功している。今後アーキア膜脂質の生産向上への応用を図る予定である。

  • Research Products

    (11 results)

All 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Biosynthetic machinery for C 25 ,C 25 -diether archaeal lipids from the hyperthermophilic archaeon Aeropyrum pernix2018

    • Author(s)
      Yoshida Ryo、Yoshimura Tohru、Hemmi Hisashi
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      Volume: 497 Pages: 87~92

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.bbrc.2018.02.028

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Utilization of an intermediate of the methylerythritol phosphate pathway, (E)-4-hydroxy-3-methylbut-2-en-1-yl diphosphate, as the prenyl donor substrate for various prenyltransferases2018

    • Author(s)
      Hayashi Yoshifumi、Ito Tomokazu、Yoshimura Tohru、Hemmi Hisashi
    • Journal Title

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      Volume: 印刷中 Pages: -

    • DOI

      doi.org/10.1080/09168451.2017.1398064

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アーキアにおけるメバロン酸経路の多様性2018

    • Author(s)
      邊見 久
    • Organizer
      第12回日本ゲノム微生物学会年会シンポジウム「アーキアのゲノムバイオロジー~ゲノム研究が解き明かす新しいアーキアの姿~」
    • Invited
  • [Presentation] 大腸菌内におけるC25アーキア膜脂質生合成経路の構築2018

    • Author(s)
      吉田 稜、吉村 徹、邊見 久
    • Organizer
      2018年度日本農芸化学会大会
  • [Presentation] 古細菌の耐熱性と膜脂質の関係2017

    • Author(s)
      邊見 久
    • Organizer
      第2回バイオサーモロジーワークショップ
    • Invited
  • [Presentation] Diversity and evolution of the mevalonate pathways in archaea2017

    • Author(s)
      Hisashi Hemmi, Kento Motoyama, Ai Hattori, Hideaki Unno, Hiroshi Kawaide, Tohru Yoshimura
    • Organizer
      Italy-Japan Joint Symposium “New Trends in Enzyme and Microbial Science in the Translational Biology Era”
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 部位特異的変異導入による好熱性古細菌由来メバロン酸3-キナーゼの基質特異性および触媒機能の改変2017

    • Author(s)
      本山賢人,川出 洋,吉村 徹,邊見 久
    • Organizer
      2017年度酵素補酵素研究会
  • [Presentation] Mutation-induced conversion of diphosphomevalonate decarboxylase into a kinase2017

    • Author(s)
      Kento Motoyama, Hideaki Unno, Ai Hattori, Hiroshi Kawaide, Tohru Yoshimura, Hisashi Hemmi
    • Organizer
      TERPNET 2017 13th International Meeting on Biosynthesis, Function and Synthetic Biology of Isoprenoids
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アーキアにおけるジホスホメバロン酸デカルボキシラーゼホモログとメバロン酸経路の進化2017

    • Author(s)
      邊見 久、本山賢人、吉村 徹
    • Organizer
      日本Archaea研究会第30回講演会
  • [Presentation] 部位特異的変異導入によるThermoplasma acidophilum由来メバロン酸3-キナーゼの機能改変2017

    • Author(s)
      本山賢人、川出 洋、吉村 徹、邊見 久
    • Organizer
      第27回イソプレノイド研究会例会
  • [Presentation] Methanosarcina mazei由来ヘテロマー型cis-プレニルトランスフェラーゼの機能解析2017

    • Author(s)
      江見晃一、吉村 徹、邊見 久
    • Organizer
      ConBio2017

URL: 

Published: 2018-12-17  

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