High-throughput analysis using aerobic microorganisms for the construction of archaea engineering tools

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15442
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Furubayashi Maiko 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (90849895)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: genetic engineering / haloarchaea / carotenoids

Outline of Final Research Achievements

Archaea are known for their diverse and complex biological functions, and there are high hopes that more flexible genetic engineering can create more attractive biological functions. However, there are still very few gene parts and tools for archaea engineering. In this study, we aimed to create archaeal expression control parts using aerobic haloarchaea and aerobic thermophilic bacteria, which are easy to culture. First, we established conditions for culturing haloarchaea in 1-2 days using multi-well deep-well plates. Furthermore, by creating shuttle vectors, we created a system that can easily introduce promoter-reporter sequences and established an experimental system for high-throughput evaluation of gene function.

Free Research Field

microbial engineering

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

微生物工学の研究の中でも、アーキアに用いることができる遺伝子工学ツールはいまだに少ないのが現状である。これは、細菌・真核生物に比べても転写発現の仕組みが異なることに加え、一般にアーキアの培養は全て難しいと思われていることも大きく影響しているだろう。培養環境が嫌気・超高温など、セットアップが難しいために、生物工学者・合成生物学者の参入が少なかったのだろうと考えられる。本研究では、比較的培養が簡単である中温性・好気性のハロアーキアに注目し、そのハイスループットな培養条件検討と遺伝子工学ツールの機能評価を目指した。この戦略を応用することでさらなるアーキア工学の発展に繋がると考えられる。