Metabolic engineering and synthetic biological utilization of coryneform bacteria aiming to expand its versatility as a production host

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15736
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: Kataoka Naoya 山口大学, 大学研究推進機構, 助教 (50713509)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 2-オキソグルタル酸 / 2-ヒドロキシグルタル酸 / フェニルアラニン / チロシン / リボヌクレアーゼ / アナプレロティック経路 / 抑制変異株 / フィードバック制御

Outline of Final Research Achievements

To realize the production of 2-oxoglutarate-related compounds in Corynebacterium glutamicum, the culture conditions to induce the production of 2-oxoglutarate was firstly explored. The recombinant C. glutamicum overexpressing the hgd gene encoding 2-hydroxyglutarate dehydrogenase produced 2-hydroxyglutarate efficiently when cultured in the optimized 2-oxoglutarate production-inducing conditions. In addition, the efficient phenylalanine-producing C. glutamicum was successfully developed by three steps of metabolic engineering: (i) utilization of feedback resistant enzymes, (ii) redirection of carbon flow to tyrosine to phenylalanine and analysis of suppressor mutations, and (iii) modifications of phosphoenolpyruvate-pyruvate metabolism.

Free Research Field

微生物代謝

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では, 再生可能資源から2-ヒドロキシグルタル酸およびフェニルアラニンを高生産可能なコリネ型細菌を造成した。まず2-ヒドロキシグルタル酸は, 2-オキソグルタル酸から誘導される有用化合物の一つであり, これまで報告例の少なかったコリネ型細菌での2-オキソグルタル酸派生物の生産を実現した点で意義がある。一方フェニルアラニンは, 植物二次代謝産物の生合成における重要中間体であることから, 本研究で開発した組換えコリネ型細菌を基盤にさらなる改変を行うことで, コリネ型細菌での植物二次代謝産物の高生産の実現が期待される点で意義がある。