Generation of engineered designer microalgae by using a genome manipulation technology

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05233
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Kawabe Yoshinori 九州大学, 工学研究院, 准教授 (30448401)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 微細藻類 / クラスミドモナス / Cre/loxP / 人工遺伝子発現システム / 人工転写因子 / 人工遺伝子回路 / ゲノム操作 / CRISPR転写活性化システム

Outline of Final Research Achievements

In recent years, microalgae have attracted a great deal of attention as a host cell for the bioeconomy toward the realization of a carbon neutral society. Development of on-genome/gene manipulation techniques will facilitate the productivity of useful substance. In this study, we developed a genetically modified microalgae (Chlamydomonas) cell line that can stably express foreign genes at high levels throughout the culture period. In addition, we constructed an artificial gene expression system for the purpose of developing a higher expression system for Chlamydomonas. We developed an artificial transcription factor suitable for microalgae, and found an artificial synthetic promoter suitable for it.

Free Research Field

生物化学工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有用遺伝子の高安定・高発現かつ再組込み可能な細胞株の開発に成功した。同細胞はクラミドモナスリソースセンター（米国ミネソタ大学）に寄託ずみ（#CC-5888）であり、今後幅広い使用が期待される。ゲノム改変が容易なCre-loxPシステムを用いた遺伝子導入ならびに外来遺伝子の安定発現が示されたことで、より複雑な遺伝子発現系をゲノムDNA上で設計可能であることを示している。また、人工遺伝子発現システムが開発できた。これらのことから、合成生物学的手法をベースとするゲノム工学に必要な操作ツール基盤を着実に整備できたため、これまで微細藻類では難しかったデザイナー細胞開発の足がかりになると考えられる。