Molecular mechanism of hyphal aggregation evoked by cell-surface polysaccharides in filamentous fungi.

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02895
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Abe Keietsu 東北大学, 農学研究科, 教授 (50312624)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 糸状菌 / 細胞壁 / 多糖 / 菌糸 / 接着

Outline of Final Research Achievements

Filamentous fungi, which are eukaryotic multicellular microorganisms, grow as filamentous hyphae, in which cells are linked together. We identified α-1,3-glucan (AG) and galactosaminogalactan (GAG) present in the outer layer of the cell wall as adhesion factors for hyphae, and achieved hyphal dispersion by deleting the biosynthetic genes for AG and GAG. In this study, we analyzed the relationship between hyphal adhesion and AG molecular weight in mutants of enzymes involved in AG biosynthesis in filamentous fungi. As a result, we revealed that hyphae form aggregated pellets when the AG molecular weight is about 400,000-1,500,000, and hyphae disperse when the AG molecular weight is less than 150,000. We also constructed an in vitro system to evaluate the adhesive ability of AGs with different molecular weights using streptavidin-microparticles coated with biotinylated AG oligosaccharides.

Free Research Field

応用微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

糸状菌は天然に300万種以上存在し、特に陸圏において分解者として動植物と相互作用しながら地球の物質循環に寄与する。産業では糸状菌の多様な酵素や化成品の生産能を利活用している。糸状菌の発酵生産では大規模な液体培養を行うが、菌糸接着で菌糸塊が形成され、その内部の酸素欠乏により自己消化して生産性が低下することが課題となっていた。本研究の成果は、菌糸接着因子であるα-1,3-グルカン（AG）の生合成機構の観点から、菌糸接着とAG分子量の関係性を明らかにしたことで、産業課題である菌糸分散性制御技術の開発を可能にする。AG量および分子量を低下させて菌糸を分散させることで、物質生産性は向上する。