Development of valuable compound production process from unutilized chitinous wastes

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05554
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 猪熊 健太郎 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 特命助教 (90532606)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: キチン / N-アセチルグルコサミン / 酵母 / 細胞表層工学 / 動的代謝プロファイリング

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、甲殻類の殻廃棄物などの未利用キチン系バイオマスの利用促進を目指し、キチンの構成単糖であるN-アセチルグルコサミン(GlcNAc)を炭素源および窒素源として利用可能な酵母Scheffersomyces stipitisのGlcNAc代謝経路の解明、代謝改変による有用化合物生産株の構築、キチン分解能力の付与などを行い、キチンからの同時糖化発酵法による有用物質生産プロセスの開発を試みる。
研究計画の3年目にあたる今年度は、CRISPR-Cas9システムによるS. stipitisの遺伝子改変技術を確立した。これにより、S. stipitisに対してより幅広い代謝改変を行うことが可能となった。また、この遺伝子改変技術を利用して、昨年度に代謝改変により構築したS. stipitisのp-クマル酸生産株にさらなる代謝改変を加えることにより、GlcNAcからのp-クマル酸の発酵生産量を高めることに成功した。さらに、p-クマル酸から2段階の反応を経て合成されるスチルベノイドポリフェノールの一種である高付加価値化合物レスベラトロール（Resveratrol）をGlcNAcから発酵生産させることにも成功した。ただし、GlcNAcを基質とした場合のレスベラトロールの発酵生産量はグルコースなど他の糖類を基質とした場合の生産量に比べてかなり低く、生産性の向上にはS. stipitisのGlcNAcの代謝特性に合わせたさらなる代謝改変が必要と考えられる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初計画では、本研究課題は今年度が最終年度であり、計画の最終目標であるキチンからの同時糖化発酵法による有用物質生産プロセスの開発も今年度中に実施される予定であった。しかしながら、新型コロナウイルス感染拡大防止のための神戸大学の活動制限指針により研究代表者の研究活動が一時的に制限され、また本研究計画に関わる大学院生の研究室における活動も著しく制限されたことなどから、今年度終了時点でキチンからの同時糖化発酵法による有用物質生産プロセスの開発には至らず、計画の進捗状況にはやや遅れが発生している。

Strategy for Future Research Activity

上記の進捗状況を踏まえ、本研究課題の事業期間の1年延長と、直接経費の助成金の次年度への繰越を申請し、受理された。
延長期間である次年度は、当初の事業期間内に実施できなかったキチンからの同時糖化発酵法による有用物質生産プロセスの開発の完遂を目指す。また、事業期間中に得られた研究成果について、学術論文ならびに学会発表を通じて公表する。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染拡大防止のための神戸大学の活動制限指針により研究活動が制限され、予定していた実験の一部が実施できなかった事と、参加を予定していた学会が開催中止になった事による。生じた次年度使用額は、当初の事業期間内に実施できなかったキチンからの同時糖化発酵法による有用物質生産プロセスの開発、ならびに学術論文・学会発表を通じた成果公表のための諸費用に充てる予定である。