2021 Fiscal Year Research-status Report
カロテノイド酸化開裂酵素の進化分子工学によるアポカロテノイド多様性の創出
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19K23670
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
古林 真衣子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (90849895)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | アポカロテノイド / カロテノイド / 生合成工学 / 天然化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アポカロテノイドはカロテノイドが酸化分解をされた構造をもつ分子の総称であり、多様な生物活性をもつ天然化合物の一群である。その多くは植物ホルモン・香料・ビタミンなど多彩な機能をもつことからも、更なる新規分子構造の探索が望まれている。アブシジン酸やストリゴラクトン等の有名な植物のホルモンの他、近年、また新たに多様なアポカロテノイドが植物ホルモンにアポカロテノイド生合成の最初のステップは、カロテノイドを切断する「カロテノイド酸化開裂酵素(Carotenoid Cleavage Oxygenase, CCO)」により触媒され、様々な生物種から多様な基質特異性を示すものがみつかっている。本研究では、各種カロテノイドを生合成する組替大腸菌に、異種由来の様々な特異性をもつCCO遺伝子を掛け合わせて発現・進化工学し、天然・非天然アポカロテノイド多様性を生み出すことを目指す。
本年度は以下の3点を行った。（1）カロテノイドオペロン・CCO遺伝子のラインナップの増加。昨年度に引き続き、大腸菌内で生産するカロテノイドの種類を増やすため、オペロンを構築した。また、菌類や動物由来のCCO遺伝子を全合成し、その機能を大腸菌内で調べた（2）LCMSを用いたアポカロテノイドの詳細な生産物分析。昨年度までは吸収スペクトルにより新規化合物を検出したが、この化合物の構造をさらに調べるため、マススペクトルによる検出を行い、分析方法を最適化した。（3）発現制御によるアポカロテノイド生産物の制御。基質選択性の広いCCOを用いると、さまざまなカロテノイドを切断し、多くの化合物ができてしまう問題点があった。そこでCCOの発現量やタイミングの制御を行ったところ、生産される化合物分布に変化が見られた。更なる制御により、新たな化合物を含めたアポカロテノイド生産ができる可能性を見出した。
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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
昨年度より引き続きカロテノイド・CCOのラインナップを増やし、さらに、見出した新規化合物ピークの同定をすることができた。また、発現制御により生産される化合物の種類が制御できる可能性を見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回は発現量制御により化合物分布の変化が見られたが、CCO遺伝子の更なる綿密な制御により、新規化合物の発現割合を増加させたり、更なる新規化合物を見出せるかについて調査する。また、今年ラインナップに追加した各種カロテノイドオペロン・CCO遺伝子についても同様に、進化工学やタンパク質工学、発現制御を行うことによって、更なる多様性が生み出せるかを調べる。
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| Causes of Carryover |
在宅勤務が増えて実験時間が減少し、購入する実験消耗品も減少したため、繰越が生じた。
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Research Products
(1 results)
