2009 Fiscal Year Annual Research Report
プロトプラストの機能を高度利用した新規機能性物質の創製と利用
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19360370
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
青柳 秀紀 University of Tsukuba, 大学院・生命環境科学研究科, 准教授 (00251025)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福崎 英一郎 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40273594)
田中 秀夫 大阪大学, 名誉教授 (40015657)
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| Keywords | 微生物プロトプラスト / 植物プロトプラスト / 人工細胞壁 / 細胞壁成分 / タキソール / メタボロミクス / ナノバブル / バイオリアクター |
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| Research Abstract |
細胞に代わる有用物質生産の新たな担い手として、微生物や植物の細胞の細胞膜の外側にある細胞壁を除去したプロトプラストに着目し、プロトプラストの機能を高度利用した新規機能性物質の創製と利用を目指し、本研究を遂行した。
昨年度に引き続き、微生物プロトプラストのモデルとしてパン酵母を用い、細胞壁を除去した場合の物質移動速度や移動物質の種類や変動を解析した。また、本研究で独自に見出した、パン酵母の細胞壁成分分泌現象を対象にメタボロミクス解析を行った。得られた知見を活用し、培養条件を最適化することで、細胞壁成分を高効率で生産する事が可能となった。さらに、微小重力条件下でプロトプラストを培養すると培養液中にファイバー状の微細な細胞壁成分が効率的に分泌生産される現象を新たに見出した。生産された細胞壁成分は高い抗腫瘍性活性、抗酸化活性およびエリシター活性が認められた(エリシター活性に着目し、細胞壁成分を坦持させた植物細胞の培養用シートを作成し、その有用性を示唆した)。
昨年度に引き続き、植物プロトプラストのモデルとして、木本性植物のイチイの培養細胞および植物体の葉から作製したプロトプラストを用い、細胞から細胞壁を除去した場合の物質移動速度や移動物質の種類や変動を解析した。外来性エリシターと内在性エリシターを適切に含有する人工細胞壁を作成し、イチイプロトプラストに装着して、メチルジャスモン酸を添加して培養した結果、タキソールなどのタキサン系化合物の分泌生産が著しく促進された。また、エチレンや酸素などナノバブルやマイクロバブルを高効率で作成できるシステムを構築し、その効果を検討した結果、タキサン系化合物の生産がさらに促進された。本研究により、細胞に代わる有用物質生産の新たな担い手としてのプロトプラストの有用性が示唆された。
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