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2013 Fiscal Year Annual Research Report

分岐鎖低分子アルデヒド還元酵素の同定とその“非天然型”バイオケミカル生産への応用

Research Project

Project/Area Number 25892021
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

片岡 尚也  山口大学, 農学部, 助教 (50713509)

Project Period (FY) 2013-08-30 – 2015-03-31
Keywords3-ヒドロキシブチルアルデヒド / アルコール脱水素酵素 / 1,3-ブタンジオール / 大腸菌 / 合成生物工学
Research Abstract

本研究では, 大腸菌を宿主に, 再生可能資源であるグルコースからの“非天然型”バイオケミカルである3-ヒドロキシブチルアルデヒドの効率的生産技術を開発することを最終目的としている。これを達成するためには, 以下の3つの研究を行う必要がある。まず, 大腸菌に内在する3-ヒドロキシブチルアルデヒド還元酵素遺伝子を同定すること, 次に, 大腸菌を3-ヒドロキシブチルアルデヒドの高生産に適した宿主へと分子育種すること, そして, スケールアップ可能な最適生産プロセスの開発を行うことである。
本年度は, 3-ヒドロキシブチルアルデヒド還元酵素遺伝子の同定に取り組んだ。具体的な手法としては, 大腸菌の一遺伝子欠損株ライブラリーであるKeio collectionを用いて, 3-ヒドロキシブチルアルデヒド還元活性を有すると考えられる5つのアルコール脱水素酵素遺伝子 (adhP, eutG, yiaY, yjgB, yqhD) 欠損株にこれまでに構築している1,3-ブタンジオール生産ベクターを賦与し, 1,3-ブタンジオールの生産性を評価した。その結果, adhP, eutG, yqhDそれぞれを欠損した3株で1,3-ブタンジオール生産性の顕著な低下が確認された。この結果は, これらの3遺伝子のコードする酵素が3-ブチルアルデヒドの還元活性を有することを示唆している。AdhP, EutG, YqhDについては, これまでに広く生化学的に特性化されているが, これらが3-ブチルアルデヒドの還元活性を有するという報告例は存在しない。そのため, 本研究により3-ヒドロキシブチルアルデヒド還元活性を有することが生化学的に明らかになれば, 学術的に意義のあるものになると考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度の目標としては, 大腸菌に内在する3-ヒドロキシアルデヒド還元酵素の同定と, その生化学的な解析であった。これまでに, 遺伝子の同定を完了しており, それらの酵素の生化学的な知見に関する既報が存在することから, 計画通り順調に進行している, と判断した。

Strategy for Future Research Activity

本年度の結果をもとに, 多重欠損株を作製したのち, 3-ヒドロキシブチルアルデヒド生産を評価する。加えて, 宿主の代謝系を最適化するとともに, スケールアップ可能なプロセス開発を行う。

  • Research Products

    (8 results)

All 2014 2013

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Enhancement of (R)-1,3-Butanediol Production by Engineered Escherichia coli Using a Bioreactor System with Strict Regulation of Overall Oxygen Transfer Coefficient and pH2014

    • Author(s)
      Kataoka, N, et al.
    • Journal Title

      Biosci Biotechnol Biochem

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      10.1080/09168451.2014.891933

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 組換え大腸菌による非天然型(R)-1,3-ブタンジオールの発酵生産2014

    • Author(s)
      片岡 尚也, 他
    • Journal Title

      バイオサイエンスとインダストリー

      Volume: 72 Pages: 32-33

  • [Journal Article] Construction of a simple biocatalyst using psychrophilic bacterial cells and its application for efficient 3-hydroxypropionaldehyde production from glycerol2013

    • Author(s)
      Tajima, T, et al.
    • Journal Title

      AMB express

      Volume: 3 Pages: 69

    • DOI

      10.1186/2191-0855-3-69

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of CtpL as a chromosomally encoded chemoreceptor for 4-chloroaniline and catechol in Pseudomonas aeruginosa PAO12013

    • Author(s)
      Vangnai, AS, et al.
    • Journal Title

      Appl Environ Microbiol

      Volume: 79 Pages: 7241-7248

    • DOI

      10.1128/AEM.02428-13. Epub 2013 Sep 13

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improvement of (R)-1,3-butanediol production by engineered Escherichia coli2013

    • Author(s)
      Kataoka, N, et al.
    • Journal Title

      J Biosci Bioeng

      Volume: 115 Pages: 475-480

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2012.11.025. Epub 2013 Jan 4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Gluconobacter oxydans NBRC 3293由来2-ケトグルコン酸脱水素酵素遺伝子の同定およびその活用2014

    • Author(s)
      片岡 尚也, 他
    • Organizer
      日本農芸化学会2014年度大会
    • Place of Presentation
      明治大学 生田キャンパス (川崎市)
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] Gluconoabcter oxydans NBRC3293由来2-ketogluconate dehydrogenase遺伝子の同定とその活用2013

    • Author(s)
      片岡 尚也, 他
    • Organizer
      酢酸菌研究会 第5回 研究集会
    • Place of Presentation
      沖縄県産業支援センター (那覇市)
    • Year and Date
      20131019-20131020
  • [Presentation] 大腸菌による1,3-ブタンジオール生産の効率化2013

    • Author(s)
      片岡 尚也, 他
    • Organizer
      第65回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場 (広島市)
    • Year and Date
      20130918-20130920

URL: 

Published: 2015-05-28  

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