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2020 Fiscal Year Research-status Report

麹の品質を決定する遺伝子発現制御の分子機構

Research Project

Project/Area Number 19K05773
Research InstitutionKagoshima University

Principal Investigator

二神 泰基  鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 准教授 (60512027)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 玉置 尚徳  鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 教授 (20212045)
後藤 正利  佐賀大学, 農学部, 教授 (90274521)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords白麹菌 / クエン酸 / NrdA / Nrd1 / Seb1 / RNA結合タンパク質 / 二次代謝 / 転写終結
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、Aspergillus属糸状菌のゲノムにおいてクエン酸輸送体遺伝子yhmAとクエン酸合成酵素遺伝子citAに隣接して存在することを見出した推定RNA結合タンパク質をコードするnrdA遺伝子について解析を行った。NrdAは出芽酵母のNrd1および分裂酵母のSeb1のホモログであり、酵母ではRNA polymerase IIによるmRNAへの転写の終結に関わっている。
まず、白麹菌Aspergillus luchuensis mut. kawachiiにおいて、nrdAの破壊を試みたが、破壊株を取得できなかったため、Tet-OnシステムによるnrdAコンディショナル発現株を構築した。このTet-nrdA株はnrdAの発現非誘導条件においてはコロニーを形成できず、nrdAは必須遺伝子であることが示唆された。また、白麹菌においてnrdAを過剰発現するとクエン酸生産量が減少することが明らかになった。
次に、NrdAが相互作用するRNAを同定するために、白麹菌においてSタグを付加したNrdAの発現株を構築し、抗Sタグ抗体を用いたRNA immunoprecipitation(RIP)を行った。その結果、ネガティブコントロールと比較して有意に高い濃度のRNAが得られたためRIPが成功したと判断し、次世代シーケンス解析に供した。その結果、NrdAと相互作用する可能性がある3676のmRNAを同定した。これは、白麹菌がもつ全遺伝子の約3割に相当する。Gene Ontology解析の結果、NrdAが結合すると推定されたmRNAには二次代謝生産に関与するものが多数含まれることが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本年度はRNA結合タンパク質に関する研究成果がまとまり、論文投稿することができた。また、クエン酸生産にきわめて重要なクエン酸輸送体をコードするcexA遺伝子の発現制御機構を解明する手掛かりも得られ、研究を進めている。よって、当初の計画以上に進展しているとした。

Strategy for Future Research Activity

NrdAについては二次代謝との関連することが示唆された。しかし、白麹菌が生産する二次代謝物については情報が少ないため、他のAspergillus属糸状菌でNrdAホモログの解析を実施する。次に、白麹菌のクエン酸生産を制御する可能性がある転写因子として同定したNosAとRosAの解析を継続する。さらに、白麹菌のクエン酸生産を制御するシグナル伝達経路の構成因子としてMAPキナーゼMpkAおよびMpkBの解析を継続して実施する。

  • Research Products

    (14 results)

All 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Citrate exporter enhances both extracellular and intracellular citric acid accumulation in the koji fungi Aspergillus luchuensis mut. kawachii and Aspergillus oryzae2021

    • Author(s)
      Nakamura E, Kadooka C, Okutsu K, Yoshizaki Y, Takamine K, Goto M, Tamaki H, Futagami T
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 131 Pages: 68-76

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2020.09.002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A CRISPR/Cas9-mediated gene knockout system in Aspergillus luchuensis mut. kawachii2020

    • Author(s)
      Kadooka C, Yamaguchi M, Okutsu K, Yoshizaki Y, Takamine K, Katayama T, Maruyama JI, Tamaki H, Futagami T
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 84 Pages: 2179-2183

    • DOI

      10.1080/09168451.2020

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 白麹菌のクエン酸高生産機構に関する研究2021

    • Author(s)
      二神泰基
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
  • [Presentation] 白麹菌のクエン酸高分泌生産に関わるトランスポーターの解析2021

    • Author(s)
      二神泰基、門岡千尋、後藤正利、玉置尚徳
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
  • [Presentation] 白麹菌におけるα-アミラーゼAmyBの機能解析2021

    • Author(s)
      山口正晃、門岡千尋、奥津果優、吉﨑由美子、髙峯和則、後藤正利、玉置尚徳、二神泰基
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
  • [Presentation] 白麹菌におけるMAPキナーゼを介したクエン酸生産制御機構の解析2021

    • Author(s)
      池田萌、門岡千尋、奥津果優、吉﨑由美子、髙峯和則、後藤正利、玉置尚徳、二神泰基
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
  • [Presentation] 麹菌のクエン酸生産能力の鍵をにぎる排出輸送体2020

    • Author(s)
      二神泰基
    • Organizer
      日本農芸化学会北海道支部/日本栄養・食糧学会北海道支部合同学術講演会プログラム
    • Invited
  • [Presentation] 白麹菌における CRISPR/Cas9 システムによるゲノム編集2020

    • Author(s)
      山口正晃、門岡千尋、奥津果優、吉﨑由美子、髙峯和則、片山琢也、丸山潤一、玉置尚徳、二神泰基
    • Organizer
      2020年度日本フードファクター学会・日本農芸化学会西日本支部合同大会
  • [Presentation] 白麹菌における MAP キナーゼを介したクエン酸生産制御機構の解析2020

    • Author(s)
      池田萌、門岡千尋、奥津果優、吉﨑由美子、髙峯和則、後藤正利、玉置尚徳、二神泰基
    • Organizer
      2020年度日本フードファクター学会・日本農芸化学会西日本支部合同大会
  • [Presentation] 白麹菌のCRISPR/Cas9によるゲノム編集2020

    • Author(s)
      山口正晃、門岡千尋、奥津果優、吉﨑由美子、髙峯和則、片山琢也、丸山潤一、玉置尚徳、二神泰基
    • Organizer
      令和2年度日本醸造学会大会
  • [Presentation] 白麹菌におけるサーチュインSirDの解析2020

    • Author(s)
      池田萌、森一樹、奥津果優、吉﨑由美子、髙峯和則、後藤正利、玉置尚徳、二神泰基
    • Organizer
      令和2年度日本醸造学会大会
  • [Book] バイオサイエンスとインダストリー2020

    • Author(s)
      二神泰基、門岡千尋
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      (一財)バイオインダストリー協会
  • [Book] アグリバイオ2020

    • Author(s)
      二神泰基、後藤正利
    • Total Pages
      2
    • Publisher
      北隆館
  • [Remarks] 麹菌のクエン酸生成機構の解明

    • URL

      https://ace1.agri.kagoshima-u.ac.jp/shochu/brewing/research.html#cont03

URL: 

Published: 2021-12-27  

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