Development of prokaryotic growth accelerator using ribosomal RNA

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14771
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: Yamaguchi University (2022-2023); Osaka University (2021)
• Principal Investigator: Sato Yu 山口大学, 大学研究推進機構, 助教(テニュアトラック) (90852187)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: リボソームRNA / 増殖速度 / バクテリア / プラスミド / 微生物操作技術

Outline of Final Research Achievements

In prokaryotes, there is a positive correlation between the number of ribosomal RNA (rRNA) genes involved in the translational process of protein synthesis and growth rate. In this research project, we tested whether the growth rate of a given bacterium can be manipulated by artificially adjusting the number of rRNA genes in the cell. As a result of genetic modification experiments using E. coli, which has rRNA genes only on a plasmid, we found that increasing the number of rRNA genes up to a certain level improves the growth rate. The results also showed that an excessive increase in the number of rRNA genes affects cell size and protein production, and the development of a new cell modification technology based on rRNA gene modification is expected.

Free Research Field

応用微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

バイオ産業は目覚しい発展を続けており、経済協力開発機構によると2030年のバイオ市場は約200兆円の巨大市場に成長すると予想されている。これまでに環境中から約２万種もの原核生物が単離され、その性質に応じて幅広い分野に利用されてきた。しかしながら、産業利用に十分な菌体密度を得るまでに数日から数週間と増殖が遅い微生物も少なくなく、限られた原核生物しか産業利用できていない。本研究で得られた「rRNA遺伝子の改変により任意の微生物の増殖速度を加速可能である」という知見は、既存の微生物利用を最大化するとともに、有用微生物の探索の加速化にも貢献しうる。