Construction of Euglena-based biorefinery

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03119
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 41050:Environmental agriculture-related
• Research Institution: Osaka Metropolitan University (2022-2023); Osaka Prefecture University (2020-2021)
• Principal Investigator: Nakazawa Masami 大阪公立大学, 大学院農学研究科, 講師 (90343417)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: バイオリファイナリー / 嫌気的呼吸鎖 / バイオ燃料 / β酸化逆行 / 嫌気 / 低酸素

Outline of Final Research Achievements

(1) In Euglena wax ester synthesis, transhydrogenase (NNT) bound to the inner mitochondrial membrane is essential for wax ester synthesis and anaerobic ATP synthesis, and contributes to recycling of reduced cofactors. Furthermore, NNT and the malate transport pathway function to convert NADPH generated in mitochondria to NADH, which can be supplied for anaerobic respiration. (2) Stable knockout mutants of the enzymes of the fatty acid β-oxidation reversal pathway were produced, and a number of stable mutants with different wax ester compositions from the wild strain were generated. (3) We succeeded in developing a stable nuclear genome transformation method for Euglena. We will continue to improve the system to a level where it can be used for metabolic engineering.

Free Research Field

生化学・細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

嫌気・低酸素環境では、化合物の酸化が抑えられるため、生物において様々な中間代謝産物を合成する際に有利である一方、還元型補酵素の再生が妨げられたり、エネルギー獲得が低下することから十分に生かされていない側面がある。本研究では、嫌気環境でも効果的に酸化還元補酵素を再生しながら物質生産ができる、というユーグレナの代謝の仕組みを理解することで、ユーグレナそのもののバイオリファイナリーとしての可能性を伸ばすとともに、広い生物生産に嫌気・低酸素環境を活用できる原理を抽出することにつなげることができる、という学術的意義がある。