2022 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular basis and significance of yeast symbiosis in traditional food fermentation processes
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20K05958
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
渡辺 大輔 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (30527148)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋本 渉 京都大学, 農学研究科, 教授 (30273519)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 発酵食品 / 微生物共生 / 酵母 / Rhodotorula属酵母 / ω-ヒドロキシ脂肪酸 / アルコール発酵 / 生もと乳酸菌 / Tup1-Cyc8複合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発酵食品の伝統的製法における原材料植物または他種の微生物との共生を担う因子の解明を目的として、以下の2つの課題に取り組んだ。
(I) ワインの自然発酵における微生物共生：果皮の最外殻に位置するクチクラ層の分解産物であるω-ヒドロキシ脂肪酸を資化する能力が、植物表面における微生物生態系形成の鍵を握るのではないかと推察されていた。そこで、取得済みのブドウ果皮常在菌およびブドウ以外の様々な果皮に由来する微生物の炭素源資化性を解析した結果、新たにRhodotorula mucilaginosaをはじめとするRhodotorula属酵母のω-ヒドロキシ脂肪酸資化性を明らかにした。この酵母をワイン酵母Saccharomyces cerevisiaeと共培養することによって、ブドウ果実を用いたアルコール発酵が促進されることを見出した。以上の結果から、ワインなどの発酵食品の始原的なプロセスにおけるω-ヒドロキシ脂肪酸資化性微生物との共生の重要性を実験的に証明した。
(II) 清酒の生もと造りにおける微生物共生：清酒の伝統的製法である生もと造りでは、乳酸菌との共存によって酵母の代謝様式が変化する。その際の酵母細胞内標的の候補として、グローバルな遺伝子発現制御に関与するTup1p-Cyc8p複合体を想定していた。本年度は、CYC8遺伝子破壊株を用いた発酵試験により、乳酸菌の作用を受けた酵母と同様にアルコール発酵の立ち上がりが抑制されることを示した。CYC8遺伝子破壊株のメタボローム解析の結果からは、解糖系への影響はほとんど見られず、解糖系の産物であるピルビン酸をエタノールに変換する代謝ステップが特異的に阻害されていることを明らかにした。以上の結果から、乳酸菌の作用により酵母Tup1p-Cyc8p複合体の機能が抑制されることでアルコール発酵が抑制され、乳酸菌と酵母の共生につながる作用機序を解明した。
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