2021 Fiscal Year Research-status Report
難発現性モリブデン酵素の汎用的異種発現系の確立と機能解析
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20K15432
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
竹内 道樹 京都大学, 農学研究科, 特定助教 (40766193)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | モリブデン酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
モリブデン酵素は、様々な反応を触媒するユニークな酸化還元酵素であり、その反応の多様性から、幅広い分野に応用可能な酵素である。しかしながら、多くの場合、酵素精製が困難であり、また、大腸菌での発現が難しく、汎用的に使える遺伝子工学的基盤の構築が求められている。本研究では、「難発現性モリブデン酵素を活性型で異種発現できるシステムの構築」を行い、「モリブデン酵素の機能解析」へ応用することで、モリブデン酵素の学術的知見を広げる。さらには、環境分野や、健康分野といった様々な分野へと展開していく。
モリブデン酵素の一つであるポリフェノールデヒドロキシラーゼ遺伝子について、Rhodococcus erythropolisにおける異種発現を検討したところ、コドン頻度を最適化することで、活性のある状態での異種発現に成功した。このことから、R. erythropolisにおけるモリブデン酵素の異種発現では、コドン頻度の最適化が重要な因子の一つであることがわかった。また、本知見が得られたことから、前年度に活性発現できなかったMethylobacterium由来ギ酸デヒドロゲナーゼについて、コドン頻度の最適化を行い、再度異種発現を検討したが、活性を確認することができなかった。Methylobacterium由来ギ酸デヒドロゲナーゼは、異種発現が困難であると考え、Methylobacteriumでの発現系を構築した。R. erythropolisにおける異種発現が難しい場合の代替ホストとして、今後の検討に用いる予定である。また、Clostridium由来アルデヒドデヒドロゲナーゼについては、コドン頻度の最適化を実施し、異種発現の検討を行う予定である。
また、モリブデン酵素の応用について検討すべく、Clostridium由来アルデヒドデヒドロゲナーゼが関与する、藍染め染色液を用いて微生物燃料電池の構築を検討し、成功した。本成果については、論文を投稿・報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
モリブデン酵素の一つであるポリフェノールデヒドロキシラーゼ遺伝子について、Rhodococcus erythropolisにおける異種発現を検討したところ、コドン頻度を最適化することで、活性のある状態での異種発現に成功した。このことから、モリブデン酵素のR. erythropolisにおける異種発現では、コドン頻度の最適化が重要な因子の一つであることがわかった。また、本知見が得られたことから、前年度に活性発現できなかったMethylobacterium由来ギ酸デヒドロゲナーゼについて、コドン頻度の最適化を行い、再度異種発現を検討したが、活性を確認することができなかった。Methylobacterium由来ギ酸デヒドロゲナーゼは、異種発現が難しいと考え、Methylobacteriumでの発現系を構築した。R. erythropolisにおいて異種発現が難しい場合の代替ホストとして、今後の検討に用いる予定である。
また、モリブデン酵素の応用について検討すべく、Clostridium由来アルデヒドデヒドロゲナーゼが関与する、藍染め染色液を用いて微生物燃料電池の構築を検討し、構築に成功した。本成果については、論文を投稿・報告した。
モリブデン酵素遺伝子の異種発現の成功例は増えつつあるものの十分ではなく、また、機能解析も十分に行えていないことから、やや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
モリブデン酵素遺伝子の異種発現において、コドン頻度の最適化は必須であると考え、コドンを最適化したモリブデン酵素遺伝子を外注し、Rhodococcus erythropolisにおいて、引き続き異種発現系の構築と諸条件の検討を行う予定である。具体的には、Clostridium由来アルデヒドデヒドロゲナーゼについて、コドン頻度の最適化を実施し、異種発現の検討を行う。また、R. erythropolisにおける異種発現が難しい場合、2021年度に構築したMethylobacteriumでの異種発現系を、今後の検討に用いる予定である。
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[Journal Article] Isolation and characterization of indigo-reducing bacteria and analysis of microbiota from indigo fermentation suspensions2022
Author(s)
K. Nakagawa, M. Takeuchi, M. Tada, M. Matsunaga, M. Kugo, S. Kiyofuji, M. Kikuchi, K. Yomota, T. Sakamoto, K. Kano, J. Ogawa, E. Sakuradani
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Journal Title
Biosci Biotechnol Biochem
Volume: 86
Pages: 273
DOI
Peer Reviewed
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