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2019 Fiscal Year Annual Research Report

糖の使い分けによる高収率物質生産微生物の構築

Research Project

Project/Area Number 19H02526
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

田中 勉  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (90436551)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywordsバイオリファイナリー / 代謝工学
Outline of Annual Research Achievements

本研究では増殖と生産を独立して制御可能な微生物を構築し炭素収率を向上させることを目指す。解糖系で得られるホスホエノールピルビン酸(PEP)やその下流のアセチルCoAは菌体の維持増殖に消費されてしまい、それらを前駆体として作られる有用化合物の生産性は低下する。菌体を増殖させた後に、代謝を生産フェーズに切り替えるスイッチの研究例はいくつか報告があるが、その多くはチューニングが難しい。本研究では、増殖と物質生産が分離独立した微生物の構築を行う。解糖系とTCA回路を切り離し、代わりにDahms pathwayを導入する。この経路は解糖系を通らずにピルビン酸およびグリオキシル酸を生産し微生物を増殖させることができる。本年度はこのベースとなる菌株の構築およびその特性を解析した。経路を遮断していくにつれ微生物の増殖が低くなることが予想されたが、予想と反していくつかの菌株においては増殖が向上するものも見られた。代謝経路の遮断により他の経路の活性がが行われたと思われる。最終的には、解糖系とTCAサイクルを完全に分離した菌株の構築に成功し、続いてキシロース資化経路を導入した。キシロース資化経路および炭素源にグルコースおよびキシロースの両方が存在する時にのみ増殖を示したことから、目的どおりの菌株を構築することに成功した。さらに、13Cラベリングを用いた解析からグルコースおよびキシロースの炭素が目的どおりの経路に流れていることが示された。今後はこの菌株を用いて物質生産を進めていく。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

目的どおりの菌株の構築に成功し、その特性も解析できたことから順調に進捗している。

Strategy for Future Research Activity

構築した株を用いて予定どおり物質生産を進めていく。

  • Research Products

    (11 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Metabolic engineering of Escherichia coli for shikimate pathway derivative production from glucose?xylose co-substrate2020

    • Author(s)
      Fujiwara Ryosuke、Noda Shuhei、Tanaka Tsutomu、Kondo Akihiko
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Pages: 279-291

    • DOI

      10.1038/s41467-019-14024-1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Parallel Metabolic Pathway Engineeringを用いた大腸菌による高収率物質生産2019

    • Author(s)
      藤原良介, 野田修平, 田中 勉, 近藤昭彦
    • Organizer
      酵素工学研究会第82回講演会
  • [Presentation] コリネ菌におけるシキミ酸経路の強化2019

    • Author(s)
      佐藤直樹, 田中 勉, 近藤昭彦
    • Organizer
      酵素工学研究会第82回講演会
  • [Presentation] Production of shikimic acid using metabolically engineered Corynebacterium glutamicum2019

    • Author(s)
      Naoki SATO, Rena MATSUURA, Tsutomu TANAKA, Akihiko KONDO
    • Organizer
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Metabolic engineering to improve 1,5-diaminopentane production from cellobiose using BGL-secreting Corynebacterium glutamicum2019

    • Author(s)
      Tanaka, T., Kondo, A.
    • Organizer
      14th International symposium on Biocatalysis and Biotransformations (Biotrans 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High yield bioproduction of shikimate pathway derivatives by"Parallel Metabolic Design"2019

    • Author(s)
      Naoki SATO, Rena MATSUURA, Tsutomu TANAKA, Akihiko KONDO
    • Organizer
      14th International symposium on Biocatalysis and Biotransformations (Biotrans 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High yield bioproduction of shikimate pathway derivatives by"Parallel Metabolic Design"2019

    • Author(s)
      Fujiwara Ryosuke、Noda Shuhei、Tanaka Tsutomu、Kondo Akihiko
    • Organizer
      14th International symposium on Biocatalysis and Biotransformations (Biotrans 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enhancing 3-hydroxypropionic acid production in combination with cell surface display and metabolic engineering of S. pombe2019

    • Author(s)
      Tanaka, T., Kondo, A.
    • Organizer
      Symposium on Biotechnology for Fuels and Chemicals (SBFC)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High yield production of muconic acid from glucose by supplementing the carbon source from xylose for cell growth.2019

    • Author(s)
      Fujiwara Ryosuke、Noda Shuhei、Tanaka Tsutomu、Kondo Akihiko
    • Organizer
      Symposium on Biotechnology for Fuels and Chemicals (SBFC)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 微生物に糖を目的別に使い分けさせる新技術でポリマー原料の生産性向上に成功

    • URL

      https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2020_01_14_02.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 糖代謝経路が改変された微生物2019

    • Inventor(s)
      田中勉、野田修平、藤原良介
    • Industrial Property Rights Holder
      田中勉、野田修平、藤原良介
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2019-089294

URL: 

Published: 2021-01-27  

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