2019 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of a D-amino acid fermentation method using oligotroph
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19K15743
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
秋田 紘長 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10738024)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 貧栄養耐性細菌 / ピルビン酸 / 遺伝子組み換え / Deinococcus / 新種提唱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請書に記載していた貧栄養耐性細菌Oligoenterobacter oligotrophicaは、申請書の提出後、MicrobiologyOpen誌での公表を経て、International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology誌が公表するバリデーションリストに追加され、最終的にはEnterobacter oligotrophicusとして新種認定されました。従いまして、今後は、本株をE. oligotrophicusとして扱います。
研究を開始した当初、貧栄養耐性細菌E. oligotrophicusに内在するピルビン酸代謝関連遺伝子対して遺伝子破壊を行い、ピルビン酸高生産株の作製を検討してきました。一方、E. oligotrophicusの遺伝子操作は難しく、遺伝子を破壊する方法が確立できなかったため、現時点ではE. oligotrophicusを利用したピルビン酸高生産株が作製できていません。上述の実験結果を鑑みて、貧栄養耐性を示し、遺伝子操作が容易な細菌を新たに単離し、ピルビン酸高生産株の作製に応用することを計画しました。自然界から採取した種々の環境土壌を対象に、広範なスクリーニングを実施しました。その結果、5種の貧栄養耐性細菌を新たに単離しました。単離した各細菌について、系統学的解析や生化学的解析、ゲノムシーケンス解析等をそれぞれ進め、ピルビン酸高生産株の作製に応用可能か検討しました。一方、単離株の1種は、各種解析の結果、新種細菌として提唱可能でした。そこで、類縁株との比較解析を実施し、その差異に基づいて、Deinococcus kurensis so. nov.として新種認定しました。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究を申請した当初、E. oligotrophicusへの遺伝子組み換えを計画していました。遺伝子組み換えの方法としては、同じ腸内細菌科に属するEscherichia coliの遺伝子組み換え法の利用を計画していました。E. coliの遺伝子組み換え法では、プラスミドを介して遺伝子を破壊する方法がありますが、E. coliで利用可能なプラスミドは、E. oligotrophicusでは使用できず、遺伝子組み換えが困難でした。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、ピルビン酸高生産株を作製後、D-アミノ酸生産能を付与してD-アミノ酸生産株を作製し、最終的にはD-アミノ酸生産株を利用したD-アミノ酸の発酵生産法を開発することを目標としています。本研究のコア技術であるD-アミノ酸生産株の作製を達成するため、今後は以下の2つの研究方策に絞って研究を進めます。
研究方策1では、スクリーニングによって新たに単離した貧栄養耐性細菌を対象にピルビン酸生産株とD-アミノ酸生産株の作製を進めます。但し、単離した貧栄養耐性細菌で遺伝子組み換えが難しい場合は、既に作製が完了しているピルビン酸高生産大腸菌株を利用した研究方策2に移行します。
研究方策2では、ピルビン酸高生産大腸菌株内に外来遺伝子発現システムを新たに構築し、D-アミノ酸脱水素酵素遺伝子の導入によりD-アミノ酸生産能を付与します。なお、外来遺伝子発現システムは、過去に開発したキシロース誘導型外来遺伝子発現法に習って、グルコース依存的に外来遺伝子を発現する方法を構築します。
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| Causes of Carryover |
研究実施計画の変更に伴い、当初の予算執行計画と違いが生じました。
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