An attempt to isolate potential biotin excretion mutants in Corynebacterium glutamicum

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05337
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: Ikeda Masato 信州大学, 学術研究院農学系, 教授 (00377649)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹野 誠記 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (30422702)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: コリネバクテリウム グルタミカム / ビオチン排出輸送体 / ビオチン取り込み輸送体 / アコニターゼ

Outline of Final Research Achievements

We metabolically engineered naturally biotin-auxotrophic Corynebacterium glutamicum into a biotin prototroph. Interestingly, the strain exhibited a biotin-hyperauxotrophic phenotype when the biotin-uptake gene bioY and the phosphoenolpyruvate carboxylase gene ppc were disrupted. We spontaneously isolated biotin-prototrophic suppressor mutants from the bioY and ppc double disruptant. Genomic analysis of the two independently isolated mutants identified different missense mutations in the same aconitase gene. The acn mutations are considered to be novel useful mutations that allow central metabolism to be biotin-independent because both mutants exhibit the biotin-prototrophic phenotype although their intracellular biotin concentrations remain low.

Free Research Field

応用微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、当初期待した未同定のビオチン排出輸送体“BioE”の欠損変異株を得ることはできなかったが、代わりに新規な糖代謝系変異株を見出した。同株の持つacn変異は中央代謝をビオチン非依存にすると考えられる点で学術的意義を有するだけでなく、広く発酵生産への応用性を秘めている。例えば、リジン発酵など、コリネ菌を用いたアミノ酸生産の工業プロセスでは、その多くが高価なビオチンを多量に要している。これはビオチン酵素であるPYCを活性化するためであるが、コストアップ要因となっている。今回見出したacn変異はその解決を図る代替策として有用技術になる可能性がある。