Elucidation of mechanism for regulation of amino acid metabolism in moderately halophilic bacteria and its application to recycle biotechnology

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K12400
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: NAKAYAMA Hideki 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(環境), 教授 (30324982)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ハロモナス / 浸透圧調整物質 / エクトイン / グルタミン酸 / γ-アミノ酪酸（GABA) / 細胞工場 / 廃バイオマス / アミノ酸代謝

Outline of Final Research Achievements

A moderate halophile H. elongata can biosynthesize ectoine as a high-value osmolyte via aspartic acid metabolic pathway. While the H. elongata GOP strain, which is an ectoine-deficient Glutamic acid-Over-Producing mutant identified here, opens doors to the biosynthesis of valuable osmolytes via glutamic acid metabolic pathway. In fact, by installing a GAD system into H. elongata GOP strain, we successfully created the higher salt-tolerant H. elongata GOP-Gad strain, which biosynthesize GABA as its major osmolyte. With ability to thrive in high salinity environment and to assimilate biomass-derived carbon and nitrogen sources, H. elongata GOP-Gad strain developed in this work can be used in the development of a sustainable GABA producing cell factory.

Free Research Field

環境生物工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果により、ハロモナスは、アスパラギン酸経路を介してエクトインを生合成する能力以外に、グルタミン酸経路を介してGABA等の多様な浸透圧調節物資が生合成できることが初めて示された。今後は、GOP株の変異遺伝子を解析することにより、アスパラギン酸経路またはグルタミン酸経路を介した、ハロモナスにおける浸透圧調節物質の生合成機構の学術的な解明が進むことが期待される。また、得られた学術的知見を応用することにより、廃バイオマスから有用性の高い多様なアミノ酸類を生産するハロモナス細胞工場の開発が期待できる。