2013 Fiscal Year Research-status Report
清酒酵母の高アルコール発酵性メカニズムの解析とその応用
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25850065
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
渡辺 大輔 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (30527148)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 出芽酵母 / 清酒酵母 / アルコール発酵 / グルコース脱抑制 / ADR1 / バイオエタノール / RIM15 |
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| Research Abstract |
トランスクリプトーム解析に関しては、これまで発酵過程における解析を中心に行っていたが、本年度は新たに、アルコール発酵と密接な関係がある「定常期」と呼ばれる時期における解析を追加し、清酒酵母がグルコース脱抑制に関連する遺伝子の発現に欠損を示すことを見出した。この特徴は、発酵過程におけるデータとも共通しており、グルコース脱抑制とアルコール発酵調節のつながりが示唆された。実験室酵母において、グルコース脱抑制の誘導に必須な転写因子ADR1およびCAT8遺伝子の二重破壊が発酵速度を向上することが示されたことから、清酒酵母におけるグルコース脱抑制関連遺伝子の発現抑制が清酒酵母の高発酵性を引き起こす新たな要因であることを解明した。さらに、清酒酵母においてADR1遺伝子上の新規な機能欠失変異を同定することもできた。グルコース脱抑制はグルコース以外の炭素源の資化を引き起こすためのメカニズムであり、これを欠損することにより、清酒酵母は清酒もろみにおいてグルコースを専ら資化して効率的にアルコールを生み出す細胞へと適応したのではないかと推測される。
平成27年度に実施を予定していた清酒酵母以外の実用菌株への応用も前倒しで進めており、本年度は、清酒酵母の高発酵性原因変異として同定されたRIM15遺伝子の破壊が、ブラジルにおいてサトウキビ由来の糖蜜からバイオエタノールを生産するために用いられている実用菌株PE-2の発酵速度を向上し、発酵に要する時間を短縮できることを明らかにした。サトウキビ由来の糖蜜は、グルコース以外にフルクトースやスクロースといった炭素源を豊富に含み、発酵温度も清酒もろみと異なり高温（35℃～）である。このような条件においてもRIM15遺伝子の破壊が発酵性を改善できたことから、当メカニズムが出芽酵母のアルコール発酵の人為的改変に広く応用することが出来るのではないかと期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
トランスクリプトーム解析を通して、清酒酵母における新しい高発酵性メカニズムを発見することが出来たというのは当初想定していた以上の成果である。また、平成27年度に実施を予定していた清酒酵母以外の実用菌株への応用も前倒しで進め、バイオエタノール酵母への応用が可能であることを実証することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、清酒酵母の高発酵性を引き起こす最も主要な原因であると考えられるRim15pの機能欠損が、酵母の代謝にどのような影響を及ぼすことによりアルコール発酵を促進するのかを解明するために、当初の計画通りメタボローム解析を実施する。また、清酒酵母・バイオエタノール酵母以外の実用酵母菌株についても、Rim15pの機能欠損が発酵性を改善できるのかどうかについても引き続き実証していく。
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