2011 Fiscal Year Research-status Report
窒素固定型シアノバクテリアを利用したバイオマス生産の基盤研究
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23603005
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
得平 茂樹 中央大学, 理工学部, 助教 (90548132)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | バイオマス / バイオテクノロジー / ゲノム / 生体機能利用 / 応用微生物 |
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| Research Abstract |
光合成効率の高いシアノバクテリアは、植物に替わる新たなバイオマス資源として注目されている。しかし、現実には物質生産に利用されている例は少ない。その原因のひとつが、窒素要求性が高く、その培養に大量の窒素肥料を必要とすることにある。そこで本研究では、窒素肥料を全く必要としない窒素固定型のシアノバクテリアを用いたバイオマス生産の基盤技術を開発する。バイオ燃料の原料として利用されるグリコーゲンや脂肪酸の効率的な生産系を、遺伝子工学と代謝工学により、窒素固定型シアノバクテリアAnabaena sp. strain PCC 7120(アナベナ)において構築する。 本研究では、代謝改変に代謝系遺伝子の発現を制御する転写因子を利用する。代謝の制御に関わる転写因子は、ある代謝系を構成する複数の遺伝子発現を制御し、代謝系を効率的に調節する。平成23年度には、代謝系を制御する転写因子の同定を行った。その結果、アナベナにおける解糖系を制御する転写因子を同定することに成功した。窒素欠乏により誘導されることが知られていた転写因子NrrAとSigEの遺伝子破壊株を作製したところ、グリコーゲン分解や解糖系に関わる遺伝子の発現が低下し、その結果として細胞内にグリコーゲンの蓄積が起こっていた。NrrAとSigEが協調して働き、アナベナのグリコーゲン異化を制御していることが明らかとなった。これらの転写因子を利用することで、グリコーゲンの分解や解糖系の働きを抑制あるいは強化することが可能となると期待される。 NrrAとSigE以外にも、ペントースリン酸経路やスクロース、トレハロースなどの糖の代謝に関わる遺伝子の発現を制御する転写因子の候補を得ており、今後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
平成23年度は、代謝系遺伝子の発現を制御する転写因子を同定することを目指した。本年度の研究により、グリコーゲン代謝と解糖系を制御する2個の転写因子NrrAとSigEを同定することに成功した。そして、これらの転写因子の遺伝子操作により、グリコーゲン代謝を改変することができることも示した。さらにNrrA，SigEの他にもペントースリン酸経路やスクロース、トレハロースなどの糖の代謝に関わる遺伝子の発現を制御すると予測される転写因子を得ることにも成功している。したがって、現在のところ研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は当初計画通り、オミクス統合解析を進める。解糖系を制御する転写因子NrrAとSigEを遺伝子操作した株を用いて、トランスクリプトームとメタボローム解析を行い、代謝系の変化を詳細に解析する。その結果をもとに、バイオマス生産の効率化につながるさらなる代謝改変のターゲットを見つけ出す。また、その他の代謝系を制御する転写因子の同定を進め、解糖系だけでなくより多くの代謝系を制御する技術の開発を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度は研究が当初計画通りに順調に進展した。DNAマイクロアレイの結果を利用した共発現解析により、代謝系遺伝子を制御する転写因子を同定することができた。予算には転写因子の同定ができなかった時に行うDNAアフィニティーカラムによる転写因子の精製と同定の費用を計上していたため、次年度繰越金が生じた。これまでに多くの転写因子を同定することに成功しているため、今後行う予定のオミクス統合解析の規模が拡大している。繰越金は来年度予算と合わせ、大規模にオミクス統合解析を進めるために使用する。
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Research Products
(7 results)
