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

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25850065
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• 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)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 清酒酵母 / アルコール発酵 / Rim15p / UDP-グルコース / グルコース脱抑制 / バイオエタノール酵母 / ビール酵母 / ワイン酵母

Outline of Annual Research Achievements

清酒酵母において見出されたRIM15遺伝子の機能欠損による高発酵メカニズムが清酒酵母以外の実用酵母菌株にも適用可能であるかどうかについて、平成25年度にすでにバイオエタノール酵母PE-2株を用いたサトウキビ糖蜜の発酵試験により実証していたが、本年度はさらに、ビール醸造に用いられる下面発酵酵母W34/70株を用いて解析を行った。その結果、高濃度麦汁を用いたビール醸造試験において、RIM15遺伝子の破壊がアルコール発酵の促進につながることが明らかになった。一方、ワイン酵母では、RIM15遺伝子上の一塩基置換（C667T変異）により遺伝子産物のカルボキシル末端の大部分を欠失しているOC-2株以外では、RIM15遺伝子の破壊が発酵速度の上昇に繋がった。以上の結果から、清酒酵母以外の多くの実用酵母菌株において、RIM15遺伝子の機能欠損による発酵速度の上昇が可能であり、本法が汎用的な発酵改善育種技術の開発に資することが示された。なお、平成26年度に、RIM15の機能欠損はUDP-グルコース合成の低下を介してアルコール発酵を促進することを見出したが、中でも、UDP-グルコースを基質として合成される細胞壁構成因子1,3-β-グルカンの合成が最もクリティカルな役割を果たしていたことから、1,3-β-グルカン合成阻害剤の活用により、遺伝子組換えに依らないRIM15機能欠損酵母のスクリーニングが可能になることが示唆された。
清酒酵母の検出については、清酒酵母に固有に存在するRIM15機能欠失変異（5055insA変異）を含むDNA領域をプライマーとして用いることで、HRM（高解像度融解曲線分析）法による簡易識別法を確立することができた。

Research Products

• [Journal Article] Inhibitory role of Greatwall-like protein kinase Rim15p in alcoholic fermentation via upregulating the UDP-glucose synthesis pathway in Saccharomyces cerevisiae (2016)
  • Author(s): D. Watanabe, Y. Zhou, A. Hirata, Y. Sugimoto, K. Takagi, T. Akao, Y. Ohya, H. Takagi, H. Shimoi
  • Journal Title: Appl. Environ. Microbiol. Volume: 82 Pages: 340-351
  • DOI: 10.1128/AEM.02977-15
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 酵母のエタノール耐性:内と外から細胞を護る (2015)
  • Author(s): 渡辺大輔, 高木博史
  • Journal Title: 生物工学会誌 Volume: 93 Pages: 460-463
• [Presentation] 清酒酵母におけるTORC1シグナリングとアルコール発酵の関連に関する研究 (2015)
  • Author(s): 渡辺大輔, 周延, 陳佳文, 水野恵, 荒木義雄, 杉本幸子, 万クン, 中沢伸重, 赤尾健, 下飯仁, 水田啓子, 前田達哉, 高木博史
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [Presentation] 清酒酵母におけるTORC1シグナリングとアルコール発酵の関連に関する研究 (2015)
  • Author(s): 渡辺大輔, 周延, 陳佳文, 水野恵, 荒木義雄, 杉本幸子, 万クン, 中沢伸重, 赤尾健, 下飯仁, 水田啓子, 前田達哉, 高木博史
  • Organizer: 酵母遺伝学フォーラム第48回研究報告会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県東広島市）
  • Year and Date: 2015-08-31 – 2015-09-02
• [Book] 「食と微生物の事典」 (2017)
  • Author(s): 渡辺大輔（北本勝ひこ, 尾花望, 後藤慶一, 斎藤勝晴, 春田伸, 丸山潤一 編）
  • Total Pages: 不明
  • Publisher: 朝倉書店
• [Patent(Industrial Property Rights)] 酵母の液胞トランスポーターシャペロン複合体の機能欠損による発酵促進方法 (2016)
  • Inventor(s): 渡辺大輔, 高木健一, 高木博史
  • Industrial Property Rights Holder: 渡辺大輔, 高木健一, 高木博史
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2016-25324
  • Filing Date: 2016-02-12