2011 Fiscal Year Annual Research Report
特殊な代謝系を有する酢酸菌のゲノム解析とバイオマスの糖化における応用
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22510222
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
東 慶直 近畿大学, 生物理工学部, 准教授 (90333509)
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| Keywords | 酢酸菌 / Acetobacter pasteurianus / バイオエタノール / グリセロール代謝 / 代謝マップ / Gluconacetobacter xylinus / ゲノム解析 / バクテリア・セルロース |
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| Research Abstract |
(1)全ゲノムDNA配列を決定した酢酸菌Acetobacter pasteurianusの代謝組織図を、豊富に存在する細菌の代謝に関する教科書や酢酸菌の代謝に関する文献を参考に、さらにKEGG2(Kanehisa,NAR,2008)やBioCyc(Caspi,NAR,2006)のゲノム情報に基づく細菌の代謝経路ごとのデータを導入し、網羅的にかつ俯瞰できる代謝全体像を描き出した。トランスポーターなどの膜タンパク質の同定はSOSUIやP-SORTを用い、基質に関しては既知の酵素との比較に基づき同定した。
(2)完成させたA.pasteurianusの代謝経路図を用いて、さらにゲノム情報を解読したGluconacetobacterxylinusなどゲノム情報を利用可能な酢酸菌類縁菌の代謝を一瞥で比較できる比較代謝経路図を自動的に作成するシステムを完成させた。ただし、特定の酢酸菌が有する特殊な代謝経路(たとえばバクテリア・セルロースの生産経路や高濃度グリセロール代謝経路)および複雑に交差する反応経路の描写方法については、基本的な代謝マップ作成法は完成したが、実際の代謝との関連・相関性を確認中である。
(3)A.pasteurianus 3283-01株は、グリセロールを唯一の炭素源として増殖し、酵母の増殖を促す分子量180の中和糖を生産する。この酢酸菌を用いて、粗グリセロールを炭素源として培養したところ、正常に増殖し糖を蓄積することが明らかとなった。粗グリセロールを用いたバイオエタノールの生産のための複合発酵系を構築することをめざし、筑野食品工業株式会社の協力を得て開発を進めている。また、高濃度グリセロール代謝能を有する酢酸菌の育種を進めている。既に得られた育種株については、次年度ゲノム解析を進める予定である。
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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
酢酸菌のゲノム情報解析および代謝マップ解析方法の開発は順調である。ただし、酢酸菌に特有な代謝経路は、遺伝子を有するが機能していないもしくは形質を発現させていない場合が多く、遺伝子発現解析を進める必要が称した。一方で、グリセロール代謝に関しても外部企業の協力を得て順調に解析を進めることが出来ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
遺伝子と代謝能の関係は、少なくとも酢酸菌においては、機能もしくは発現しない遺伝子が数多く存在することが明らかとなった。たとえば、ゲノム解析を実施した酢酸菌26菌種では、8菌種においてセルロース合成に十分だと考えれる遺伝子が存在した。しかし、実際にセルロースを合成する菌種は1種のみである。これらの知見から、ゲノム情報だけではなく、全遺伝子発現解析の実施が必要であることが明らかとなり、来年度実施を検討している。
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[Journal Article] Complete genome sequence of a cellulose-producing bacterium, Gluconacetobacter xylinus NBRC 3288, isolated from vinega2011
Author(s)
H.Ogino, Y.Azuma, H.Nakazawa, M.Matsutani, A.Hasegawa, K.Otsuyama, K.Matsushita, N.Fujita, M.Shirai
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Journal Title
J.Bacteriology
Volume: 193
Pages: 6997-6998
Peer Reviewed
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