ポリリジン生産放線菌におけるリジン生合成経路の解析

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25660064
• Research Institution: Fukui Prefectural University
• Principal Investigator: 濱野 吉十 福井県立大学, 生物資源学部, 准教授 (50372834)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: アミノ酸生合成 / リジン生合成 / 二次代謝産物 / ポリリジン

Outline of Annual Research Achievements

ε-ポリ-L-リジン（ε-PL）は、25～35残基のL-リジンが直鎖状につながったホモポリアミノ酸であり、数種の放線菌によって生産される。最近我々は、ε-PLの生合成メカニズムを明らかにし、また、ε-PL 生合成遺伝子がε-PLの生産蓄積とともにその転写量が向上することを見出した。しかし、ε-PLの生合成出発原料であるリジンの生合成経路遺伝子の転写量は、ε-PLの生産性が向上するとともに低下する興味深い結果を得た。これは、リジンの供給が従来から知られているリジン生合成経路（ジアミノピメリン酸経路）ではなく、別経路で生合成される可能性を示唆しており、本研究では、この新規リジン生合成経路を同定することを目的とした。
平成25年度の研究では、ε-PL 生産放線菌野生株と工業生産株のドラフトゲノム解析を行い、工業生産株における有用な変異点の探索を試みた。しかし、工業生産株はNTGによる変異育種により誘導された株であり、変異箇所が膨大であったため、有用変異を同定することは不可能であった。そこで、リジン生合成経路であるジアミノピメリン酸経路のみに着目し、変異点を探索した。しかし、多数の変異点と各生合成ステップの酵素遺伝子に複数のアイソザイムが存在したため、その絞り込みは困難であった。また、計画していた13C-グルコースの添加後、ε-PL生産に連動してどの生合成経路が向上するか調べたが、13C-グルコースの代謝フラックスは予想以上に早く、メタボローム的解析も困難であった。
そこで、平成26年度はでは上記の諸問題を解決する第一歩として、ジアミノピメリン酸経路における各種反応ステップのアイソザイム遺伝子について、転写解析を行った。その結果、その多くは一次代謝に転写されているが、lysA遺伝子の一つのアイソザイムが二次代謝特異的に発現していることを突き止めた。現在、さらに解析を進めている。

Remarks

現在、ポリリジン生産菌のドラフトゲノム解析とリジン生合成遺伝子の各isozymeの転写解析について論文を作成中である。