2013 Fiscal Year Annual Research Report
麹菌のタンパク質高分泌能の細胞生物学的理解とセルファクトリーの構築
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25292045
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
北本 勝ひこ 東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (20272437)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 麹菌 / 分泌 / セルファクトリー / 変異株 / ストレス顆粒 / オートファジー |
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| Research Abstract |
麹菌(A. oryzae）は、１リットル培養で数グラムという高いタンパク質分泌生産能力をもつ。このタンパク質高分泌能については、最近、ストレス応答、オートファジーなど分泌経路と直接には関連がないと思われていたことが関与していることがわかりつつある。そこで、下記のような多面的な細胞生物学的解析を行った。
１）麹菌はストレス環境におかれた時、アミラーゼなどの分泌が一時的に停止されることが知られている。そこで、ストレス時における応答として真核生物で研究が進んでいるストレス顆粒について麹菌細胞での機能解析を行った。この結果、従来、遺伝子発現制御を介した転写調節が主要であると考えられていた麹菌でも、mRNAの翻訳調節といった転写後調節も重要な役割を果たしていることを明らかにした。２）オートファジー関連遺伝子（Aoatg9,Aoatg11,Aoatg26）について、機能解析を進めた。。３）近年、動物細胞などで存在が報告されているER-Golgiを経由しない新規分泌経路に関する遺伝子（Aoacb1）の機能解析を行った。４）小胞体におけるカーゴレセプターであるVip36とEmp47の麹菌ホモログ遺伝子（AoVip36,AoEmp47）をクローニングし遺伝子破壊株と高発現株を作製して、分泌に対する機能を解析した。AoVip36高発現株では異種タンパク質の生産の向上が認められた５）異種タンパク質高生産分泌生産変異株（AUT1～5）について、変異遺伝子を決定するために、次世代シーケンサーにより全塩基配列を決定した。６）AosedDとAovps10の二重破壊株を育種し、異種タンパク質生産が向上することを明らかにした。また、プロテアーゼ多重破壊株により植物由来のオスモチンの生産を行った。
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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
麹菌のストレス顆粒の詳細な解析、小胞体におけるカーゴレセプターの機能解析、オートファジー関連遺伝子の解析、新規分泌経路の解析が進んだ。異種タンパク質高生産分泌生産変異株（AUT1～５）について、次世代シーケンサーにより変異をしている遺伝子の絞り込みを行った。カーゴレセプター遺伝子高発現などにより、異種タンパク質であるキモシンの生産が向上する株を取得した。
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| Strategy for Future Research Activity |
異種タンパク質高生産分泌生産変異株（AUT1～５）について、次世代シーケンサーにより変異をしている遺伝子の絞り込みを行った。実際に得られた全塩基配列を親株と比較すると、予想以上にたくさんの変異があることがわかった。この中から実際に表現型として現れる遺伝子をアノテーション情報などにより絞り込んだ。
今後、候補遺伝子について、実際に、高分泌生産に寄与しているかどうかを、遺伝子破壊、遺伝子置換などの実験により解析を行う。
上記と併行して、高分泌生産の鍵を握っていると思われる細胞生物学的な解析（オートファジー、新規分泌経路、ストレス応答など）を実施する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
麹菌高分泌変異株の次世代シーケンサーによる全塩基配列の決定のための依頼分析にだしたところ、その結果が出るのが予想より遅くなり、それに基づいた遺伝子破壊等の実験を始めることができなかったため。
前年度に実施できなかった麹菌高分泌変異株の原因遺伝子の同定と変異点を決定するために使用する計画である。
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