2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of hydrogen-driven biorefinery platform by modification of energy metabolism
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18K04853
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
中島田 豊 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 教授 (10281164)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水素 / CO2 / Moorella / カーボンリサイクル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、糖およびCO2を利用できる好熱性ホモ酢酸菌Moorella thermoaceticaに着目し、カーボンリサイクルに資する新たな有用物質生産菌の育種条件を検討している。我々 はこれまでにM. thermoaceticaエタノール生産株を構築したが、糖培養ではCO2固定に 必要な還元力がエタノール生産で消費され不足するという課題があった。そこで本年度は、糖＋H2の二基質培養を行い、炭素利用強化の指標として増殖、生産物の評価を行っ た 。
エタノール生産株aldhΔpduL1ΔpduL2の糖＋H2 (0.02MPa)の二基質培養を行った結果H2添加によりエタノールの収率は1.35 (mol-ethanol/mol-fructose)から 1.49 (mol-ethanol/mol-fructose)への増加が見られた。また、H2添加の条件ではCO2濃度が47.2 mMから43.0 mMまで低下が見られた。これらの結果から、糖＋H2の二基質培養を行う ことでCO2固定を促進し、炭素利用を強化することができると考えられた。しかし水素は添加量に比例してaldhΔpduL1ΔpduL2の増殖を阻害した。DMSO呼吸を用いて細胞内NADHを消費させると増殖は回復したことから、H2による増殖阻害は、NADH増加によるNADH/ NAD+比の上昇が、解糖系など糖代謝に関わる経路の主要酵素の活性低下を起こすことが原因と考えられた。
これまでの研究成果をまとめると、好熱性ホモ酢酸菌によるH2をエネルギー源とする有用物質生産菌を構築するためには、細胞内酸化還元バランスを適正化する代謝デザインが 重要であり、本知見を活用することで、カーボンリサイクルに資する新たな有用物質生産菌の開発が加速すると考えられる。
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