2015 Fiscal Year Annual Research Report
亜リン酸デヒドロゲナーゼを用いた微生物の選択的大量培養法の開発
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25450102
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
廣田 隆一 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (90452614)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 選択マーカー / 亜リン酸 / 亜リン酸デヒドロゲナーゼ / 培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微生物の大規模培養は、バイオエネルギーや有用物質生産の実用化を阻む大きな障壁のひとつになっている。目的微生物の高純度培養を維持するために、トンスケールの培地を滅菌したり、相当量の抗生物質を使用することは、エネルギー収支やコストの問題から事実上不可能である。本研究では、亜リン酸をリン酸に酸化する亜リン酸デヒドロゲナーゼ（PtxD）を利用して、生育の必須元素であるリンを選択物質とした、安価で選択的な大量培養を可能にする技術を開発することを目的とした。
汎用性宿主である大腸菌、クリーンバイオエネルギー生産が可能なシアノバクテリア、出芽酵母、分裂酵母へPtxD遺伝子を導入し、全ての生物種において亜リン酸酸化活性が発揮されること、さらに亜リン酸依存的な増殖を示すことを確認した。特に、分裂酵母においては、最終到達菌体濃度がリン酸をリン源とした場合とほぼ変わらず、合成培地プレート上における形質転換体の選択効率も、栄養要求性マーカーを利用した場合と遜色がなく非常に利便性の高い選択マーカーであることが確認された。
大腸菌においては、内在性の微弱な亜リン酸酸化活性が存在する。しかし、その活性はPtxDに比べ弱く不安定であり、亜リン酸培地における増殖速度、最終到達菌体濃度ともにリン酸をリン源とした場合の半分以下であった。そこでPtxDを導入したところ、増殖速度と最終到達菌体濃度ともにリン酸使用時の約95%にまで高める事ができた。本手法の選択性を調べるため、PtxD導入株と同量、50倍の大腸菌野生株を同時に亜リン酸培地へ植菌し、培養終了時の両者の割合を測定した。その結果、培養終了時（80時間後）にはPtxD導入株がそれぞれ99.7%、97.0%の割合を占めることが分かり、大腸菌の様に微弱な亜リン酸酸化活性を示す微生物が混入してもPtxD導入株は優占化できることが確認できた。
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[Journal Article] Discovery of phosphonic acid natural products by mining the genomes of 10,000 Actinomycetes2015
Author(s)
K.-S. Ju, J. Gao, J. R. Doroghazi, K.-K. Wang, C. Thibodeaux, S. Li, E. Metzger, J. Fudala, J. Su, J. Zhang, J. P. Cioni, J. Lee, B. S. Evans, R. Hirota, D. P. Labeda, W. A. van der Donk, W. W. Metcalf
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Journal Title
Proc. Nat. Acad. Sci. USA.
Volume: 112
Pages: 12175-12180
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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