2018 Fiscal Year Research-status Report
微細藻類ユーグレナの低酸素下バイオ燃料生産増強に向けた研究
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16K18828
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
中澤 昌美 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 助教 (90343417)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ワックスエステル / 嫌気的呼吸鎖 / 脂肪酸β酸化 / ロドキノン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ユーグレナは、低酸素・嫌気条件下で、脂肪酸脂肪アルコールエステル（ワックスエステル）を生産する。本研究において電子伝達系複合体Iの阻害剤ロテノンにより低酸素下ワックスエステル合成が大幅に低下し、同時にATP/ADP比が大幅に低下することを見出した。このことから、ミトコンドリア電子伝達系による還元力消費、ATP生産がワックスエステル合成に寄与するという代謝モデルを構築した。
前年度までに、電子伝達タンパク質および電子伝達タンパク質酸化還元酵素の発現抑制実験を行い、これらがワックスエステル合成系で機能していることを見出してきた。そこで、今年度は複合体Iから電子伝達タンパク質への電子の授受を担う「ロドキノン」の寄与について調べるとともに、電子伝達タンパク質から電子を受け取り、脂肪酸合成に直接寄与する酵素の同定を試みた。
ロドキノンは、一般的な酸素呼吸に用いられるユビキノンと比べ酸化還元電位の低いキノン化合物である。我々は、近年嫌気的光合成細菌Rhodospirillum rubrumにおいて同定されたロドキノン合成系遺伝子の1つであるrquAのオルソログがユーグレナに存在することを見出した。発現抑制の結果、細胞内ロドキノン含量がコントロールの2%程度まで低下した細胞の作出に成功した。当該細胞では、ワックスエステル合成量も大幅に低下していた。
脂肪酸合成における電子の受け取り手としては、アシルCoAデヒドロゲナーゼ（ACD)に着目した。脂肪酸β酸化における不可逆反応とされるACDアイソザイムの1種を発現抑制したところ、コントロール細胞よりもワックスエステル量が低下していた。従来モデルで想定されていたトランスエノイルCoAレダクターゼの発現抑制はワックスエステルを変化させなかった。これらのことから、ユーグレナは脂肪酸β酸化の還元逆行により低酸素下脂肪酸合成を行っていることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究そのものの進捗はほぼ予定通りである。しかし3年間で進める予定であった研究期間中に研究代表者が4ヶ月休業したため、全体としての研究完成が少し遅れた。そこで、1年間の研究期間延長を申請した状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
脂肪酸合成系に関してさらに具体的なタンパク質の同定を試みるとともに、本研究で明らかにしたワックスエステル生合成系の仕組みを活用したバイオ燃料増産系への道筋をつける。
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| Causes of Carryover |
研究代表者が前年度に4ヶ月間休業し、全体的な研究進捗に遅れが生じたため、研究期間の延長を申請した。研究の進捗に必要な試薬の購入、成果発表のための旅費および英文校閲代金として充てる予定である。
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