2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the novel methanol bioconversion systems for a low-carbon and resource-recycling society and elucidation of their molecular basis
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19H04326
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
由里本 博也 京都大学, 農学研究科, 准教授 (00283648)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | メタノール誘導 / メタノール変換 / 天然ガス / バイオマス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．酵母メタノール誘導制御機構の分子基盤解明
「強力なメタノール誘導性遺伝子発現」というメタノール酵母の重要形質を制御する、各種転写因子の作用機構、メタノール濃度に応答したシグナル伝達経路、mRNAの動態制御機構に関する研究を行った。これまでに取得した転写制御因子の遺伝子破壊株を用い、メタノール濃度に応答した遺伝子発現制御への関与を精査するための培養条件や解析条件の最適化を進めた。また、メタノール誘導性転写制御因子のメタノール応答配列を同定した。さらに、メタノール濃度に応答したシグナル伝達への関与が示唆されている転写因子について、リン酸化動態や機能領域の絞り込みを行った。メタノール誘導性mRNAの細胞内動態については、当該mRNAを特異的に認識するように設計した蛍光タンパク質の発現量に問題があることが判明したため、新たな可視化手法の開発に着手した。
２．天然ガスおよびバイオマスからのメタノール変換技術の開発
天然ガスやバイオマスを高効率にメタノールに変換する生体触媒（酵素）と、これを発現する微生物細胞の構築を目指し、メタノール生成酵素の高活性変異型酵素の開発や宿主細胞の構築を行った。高活性変異型酵素については、酵素遺伝子へのランダム変異や部位特異的変異を導入した変異型遺伝子ライブラリーを構築した。これらを導入するメタノール酵母宿主株については、メタノール応答性や異種タンパク質生産能を向上させるための培養条件の最適化や、転写制御因子やシャペロン因子の高発現株の構築を行った。また、糖からメタノールへの新規変換技術として、大腸菌にメタノール資化性細菌のメタノール代謝酵素を導入することにより、逆行メタノール代謝経路の構築に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
酵母メタノール誘導制御機構の分子基盤解明については、メタノール誘導性mRNA可視化に問題点が発覚したために新たな解析手法の開発に着手したが、メタノール応答配列や転写因子の機能領域の同定に成功するなど、概ね計画通りに進展している。天然ガスおよびバイオマスからのメタノール変換技術の開発についても、当初の計画通りに進行しており、メタノール変換酵素変異遺伝子ライブラリーの構築や大腸菌での逆行メタノール代謝経路の構築に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
酵母メタノール誘導制御機構の分子基盤解明については、当初の計画通りに進めるとともに、mRNA可視化手法の問題点を改善し、特定のオルガネラやRNA顆粒と共局在を解析する。天然ガスおよびバイオマスからのメタノール変換技術の開発については、高活性変異型酵素遺伝子ライブラリーをメタノール酵母に導入して活性評価と高活性酵素のスクリーニングを進めるとともに、高生産のための宿主開発を進める。
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