2016 Fiscal Year Annual Research Report
Efficient production of high optical pure hydroxy acid based on the regeneration of coenzyme A
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26420791
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大井 俊彦 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40223713)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 謙一郎 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80360642)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ヒドロキシ酸 / 3-ヒドロキシ酸 / 高光学純度 / キラル / 微生物生産 / 3-ヒドロキシ酪酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
キラル化合物の化学合成のためには、高光学純度の出発物質を使用することが必須となる。新規に開発した高光学純度の(R)-3-ヒドロキシ酪酸（(R)-3HB）の微生物生合成システムを基盤に、バイオマス由来の主要糖質であるグルコースから(R)-3HBの効率生産を可能とする微生物工場の創成を目指した。
R)-3HB）合成経路内にある生合成中間体である3種のCoA体の細胞内蓄積量を精度よく比較定量できる新規分析法を立ち上げ、各生合成段階の酵素反応が律速となるかを、今回開発したLC-MSにより定量した結果から、アセチル-CoAへのフラックスを向上させることで (R)-3HBの生産性が向上すると考えられた。この結果から、遺伝子型の異なる各種宿主大腸菌を宿主にグルコースの消費速度と(R)-3HBの生産量を指標に行い、大腸菌109株を宿主として選択した。
代謝工学的観点から,本生合成系のCoA転移酵素(PCT)の反応を(R)-3HBに傾けるためには、3HB-CoAから遊離されるCoAをエネルギーロスなくアセチル-CoAを再生産するためには培地に添加する酢酸濃度が非常に重要であることが分かったため添加するグルコースと酢酸の至適化を検討し、さらに生合成に関与するPhaBおよびPCTの高活性体を利用することで最終的に15g/Lの(R)-3HB生産性を達成した。
培養試験から、培地中に蓄積された(R)-3HBがある以上の濃度になると生産大腸菌の生育阻害が判明したので、培地交換法による連続培養による回避を検討した。培養48時間ごとに集菌し、新しい培地を加えて(R)-3HBの生産を試みた結果、各培養サイクルごとにバッチ培養と同等の生産性が連続して達成できた。さらなる効率生産のために生産大腸菌の高密度培養についても検討した。グルコースの逐次添加培養によって、最終的に数倍の菌体量を増加させる培養条件を決定できた
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