2015 Fiscal Year Annual Research Report
mRNA fluxの改変による酵母アルコール発酵能とストレス耐性の飛躍的改良
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26292039
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
井沢 真吾 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 准教授 (10273517)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉山 峰崇 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80379130)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | エタノールストレス / 翻訳抑制 / mRNA flux / バニリン / アルコール発酵 / バイオエタノール / リグノセルロース系バイオマス / 酵母 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeの翻訳活性を抑制する高濃度エタノールや高濃度バニリン存在下でも、優先的に翻訳・発現が誘導される遺伝子の同定に成功した。EXP7は通常発現が抑制されているため、western blottingではタンパク質の発現が認められないが、10％エタノール存在下では大部分のmRNAの翻訳が抑制される中でも転写が活性化され、さらに優先的な翻訳が行われることを明らかにした。高濃度エタノールストレスかで優先的に翻訳される遺伝子としては初めての報告例である。また、EXP7のプロモーター領域を利用することで、EXP7以外のCUR1, GIC2, YUR1などの遺伝子も、高濃度エタノール存在下で優先的に翻訳させることに成功した。さらに、ADH7 mRNAは高濃度バニリン存在下でも優先的に翻訳されることを明らかにした。パラログのADH6は転写活性化されるもののバニリンによる翻訳抑制によってタンパク質レベルが上昇しないのに対し、ADH7は翻訳抑制下でも優先的に翻訳されることを明らかにした。また、ADH7のプロモーター領域を利用することで、ADH7以外の遺伝子についても、高濃度バニリン存在下で優先的に翻訳させることが可能であることを確認した。そのため、ADH7プロモーター制御下でADH6の発現を誘導するとバニリン耐性が著しく改善されることを明らかにした。また、ADH7以外にも高濃度バニリン存在下で優先的に翻訳される遺伝子の同定に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績概要欄に記載した通り、高濃度エタノールやバニリン存在下でも優先的に翻訳される複数の遺伝子の同定に成功した。また、それらの遺伝子のうち、EXP7やADH7のプロモーターを利用することで、任意の遺伝子の発現を高濃度エタノールやバニリン存在下でも実現することに成功した。これらの研究成果については国際学術誌Front. Microbiol.に発表すると共に、日本生物工学会大会、日本農芸化学会大会などでも報告し、多くの反響を得た。また、現在ADH7以外の優先的に翻訳される遺伝子やEXP7について論文を投稿中及び投稿準備中であり、計画に沿って順調に研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
複数の遺伝子が高濃度バニリン存在下でも優先的に翻訳されることを明らかにしたが、それらの遺伝子の一部はバニリンだけでなく、フルフラールやHMFといった他のリグノセルロース系バイオマス由来発酵阻害物質存在下でも優先的に翻訳・発現が誘導されることを見出している。また、高濃度エタノールストレスかで優先的に翻訳される遺伝子を世界に先駆けて初めて同定した。そこで、これらの遺伝子のプロモーターを組み合わせて活用し、複数の発酵阻害物質存在下やエタノール濃度が上昇する醸造後期でも酵母の生育や発酵能が維持されるように遺伝子を発現させ、バイオマスからの高効率エタノール生産が可能になるような優良酵母株の育種を行う。
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| Causes of Carryover |
実験系の見直しによってより効率的に実験を行うことが可能となり、予定より前倒しで解析を遂行することができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度予定している実験計画を充実させる予定であり、新たな実験系を構築するための実験試薬類および機器類を購入する。
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