2014 Fiscal Year Annual Research Report
エタノール発酵糸状菌の二形性化を利用した単細胞化制御と糖化発酵同時進行への応用
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24560958
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
星野 一宏 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 准教授 (20222276)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | エタノール発酵 / 接合菌 / 二形性 / バイオマス / 糸状菌 / セルラーゼ / 糖化発酵同時進行 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオマスからエタノールを直接生産させることを目的として、各種糖質を資化発酵でき、多様なセルラーゼを分泌する糸状菌の開発を行ってきた。本糸状菌は、極めて高機能であることからセルロース系バイオマスに対して糖化発酵同時進行プロセス(CBP)が達成できると期待されている。また、近年、本菌株は環境変化により糸状菌状態から単細胞(酵母化)へ可逆的に変化する性質 ”二形性”を有することを発見した。本研究では、二形性の特徴を生かし単細胞型エタノール発酵糸状菌を構築し、この糸状菌を用いた新規なエタノール発酵プロセスを構築することを目的とし、単細胞化メカニズムの解明、およびCBPへの応用について検討し、セルロース系バイオマスからの直接エタノール生産できるCBP技術を開発することを検討した。初めに、好気条件下で定常的な単細胞化を達成させるために、細胞膜中の脂質合成経路およびErgosterol合成経路などに関与する酵素のグラフト情報をもとに生化学的に二形性変化に係わる因子を検証した。その結果、溶存炭酸ガスのレベル、Ergosterol および脂肪酸の合成抑制のみならず、胞子発芽初時の細胞内cAMPレベルが二形性変化に大きく関与していることを見出した。さらに、cAMP合成酵素であるAdenylyl cyclaseおよびcAMP分解酵素であるcAMP phosphodiesteraseの活性化剤や阻害剤を添加した培養を行った結果、カフェ酸がcAMPの蓄積を促し、容易に単細胞化を達成できることを見出した。この酵母化糸状菌は、糸状菌状態よりエタノール耐性が高く、各種セルラーゼも良好に分泌生産できることを見出した。最終的に、単細胞型エタノール発酵糸状菌のみを活用したCBPを実施し、セルロース系バイオマスである稲わらから1%以下であるがエタノールを直接生産できることを実証した。
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