The effect of reinforcement of nucleic acid metabolism to environmental stress

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14773
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: Kiyoshi Keiji 宮崎大学, 農学部, 助教 (80780767)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ストレス耐性 / Clostridium / アデニン / 芽胞

Outline of Final Research Achievements

Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4 forms spores and enters dormancy at 37°C due to heat stress, but the addition of adenine suppresses spore formation, allowing cell growth and butanol fermentation to recover. TEM observation showed that at 37°C, the cell membrane detaches from the cell wall, forming abnormal structures, which were alleviated by adenine addition. On the other hand, the disruption of adenine deaminase clarified the main metabolic pathway of adenine, but even without adenine, heat resistance was acquired, suggesting the presence of unknown functions. Additionally, adenine alleviated heat stress in cell growth in other microorganisms, indicating potential applications of nucleic acid metabolism in the fermentation industry.

Free Research Field

醸造学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

醸造などに用いられる微生物は発酵条件かにおいては、様々なストレスに曝露されている。この様なストレスは発酵を抑制する因子となり得、その因子の解消は発酵効率の向上において重要なものである。本研究では核酸塩基のアデニンの補助によってストレスによって生じる細胞構造の変化を抑制することを示し、細胞外栄養素すなわち培地によって発酵条件のストレス緩和が可能であることを明らかとした。また、乳酸菌の様な食品に用いられる微生物においてもアデニンで熱耐性が向上する傾向がみられたことから、本法の応用によって核酸代謝の変化による発酵効率の向上が期待できる。