Elucidation of the Mechanism of Glycolytic Regulation by Hypoxia Signaling

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02905
• 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: Meiji University
• Principal Investigator: Osanai Takashi 明治大学, 農学部, 専任准教授 (60512316)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久堀 徹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (40181094)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 微細藻類 / 発酵 / 水素 / カルボン酸 / 転写

Outline of Final Research Achievements

The study elucidated the glycolytic control mechanism in cyanobacteria, with a focus on the transcriptional regulation of glycolytic genes under low-oxygen conditions. Cyanobacteria possess multiple anaerobic fermentation pathways, primarily producing hydrogen, acetate, lactate, and dicarboxylic acids. Anaerobic fermentation is crucial for substance production. Through biochemical analysis of the citric acid cycle and metabolite quantification in genetically modified strains, the study revealed the multi-layered control mechanism of anaerobic fermentation in cyanobacteria. Additionally, transcriptomic analysis under low-oxygen conditions unveiled the role of cyAbrB2 in sensing low-oxygen signals and regulating the anaerobic-specific transcription of SigE.

Free Research Field

応用微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

この研究は、シアノバクテリアにおける糖異化制御メカニズムの解明を行った。シアノバクテリアは光合成による「糖の生産者」でありながらも、嫌気発酵によって糖を有用な化合物に変換する「等の消費者」でもあり、様々な代謝産物を生成する能力を有している。この研究により、シアノバクテリアが嫌気条件下でどのように糖異化を制御するかが明らかになった。さらに、この研究はシアノバクテリアの嫌気発酵における制御メカニズムが多層的であることを示し、生物学的な観点から、微生物の代謝制御が複雑なネットワークによって調節されていることを示した。今後は嫌気発酵を利用したカルボン酸と水素の有用物質生産に展開可能である。