2021 Fiscal Year Research-status Report
Construction of the production system of novel useful materials by thermo-adaptive evolved E. coli
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20K21868
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
岸本 利彦 東邦大学, 理学部, 教授 (90339200)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大井 俊彦 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40223713)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 高温バイオプラスチック生産 / 高温適応進化 / 大腸菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は下記の研究を実施した。
1) 高温での可溶性異種タンパク質発現系の構築 バイオプラスチック発現用の高温適応進化大腸菌として、前年度に選定した酵母大腸菌に関しプラスチック生産培地であるLB培地での増殖が可能な株の構築を実施した。進化の大本株であるAnc株、46.4℃適応大腸菌にpolyhydroxybutyrate (PHB)生産系のプラスミドをを導入したところ、形質転換効率が非常に悪く、高温適応株では、コロニーがほぼ得られなかった。このため、phbCAB発現プラスミドの細胞毒性が問題と考え、①形質転換された大腸菌からキュアリングによりプラスミドを落とした株を取得し、プラスミド許容能力の高い細胞の取得を実施した。②phbCAB発現プラスミドpGEM-phbCABは、恒常的にphb-CABを発現することが問題と考え、lac promoter下流にphbCABを配置した、pGEX-phbCABを構築し形質転換したところ、100倍近く形質転換効率が上昇した。
①で得られた大腸菌株に②のpGEX-phbCABを導入し、phbCAB発現条件を検討した。その結果、43℃での再現性の良いバイオプラスチック生産に成功した。また通常の46.4℃適応大腸菌では、前年度とは異なり、バイオプラスチックの生産が見られない場合が多く見られた。これより、phbCAB生産耐性を有するように進化したpGEM-phbCABキュアリング株は、バイオプラスチック生産に有用な性質を持つことが判明した。
2）新規バイオプラスチック生産ラルストニア菌の単離と解析 LB培地でバイオプラスチック生産を検討している過程で、偶然新規バイオプラスチック生産微生物を発見した。この微生物は、カナマイシン耐性を有し、16S rRNA遺伝子解析による微生物系統分類で、新規ラルストニア属に属する微生物であることが判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高温適応進化大腸菌を用いて、これまでの30℃を大きく超える43℃でのバイオプラスチック生産に成功した。今年度は、プラスチック生産遺伝子群の有害性を進化的アプローチで克服することに成功し、順調に計画は進んでいる。
また副産物として、新たなバイオプラスチック生産菌を発見した。
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| Strategy for Future Research Activity |
高温適応進化大腸菌を用いて、バイオプラスチック生産性の向上を検討する。
高温適応進化大腸菌のプロテオスタシス（タンパク質恒常性）機能が向上していることが、43℃でのバイオプラスチック生産を可能としている可能性が高いため、異種生物からのphbCAB遺伝子発現と進化により変異したシャペロン機能による折りたたみ機能向上との相関を解析し、バイオプラスチック生産に有用な形質を探索する。
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| Causes of Carryover |
ゲノム解析などの比較的単価の高い実験が年度を超えて実施されることとなったため。
コロナ感染状況の改善が見られず、予定していた出張に制限がかかったことが要因の一つ（オンライン会議などで代用したが、研究交流などが制限された。）。
次年度には、大腸菌や新規プラスチック生産菌のゲノム解析を実施予定で、さらにバイオプラスチック生産の進化による生産性の向上検討、新たな高付加価値バイオプラスチック生産の検討などを、研究分担者、研究協力者と連携して実施する。
コロナが収束に向かえば、実際に研究代表者と研究分担者、研究協力者間での定期的な出張ベースの打ち合わせ、技術交流を実施する予定。
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