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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Genetic engineering on increasing NADPH supply for reductive biotransformation by acetic acid bacteria.

Research Project

Project/Area Number 26450095
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

藥師 寿治  山口大学, 創成科学研究科, 准教授 (30324388)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松下 一信  山口大学, 創成科学研究科, 教授(特命) (50107736)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords酢酸菌 / 発酵 / 応用微生物 / 酵素 / バイオテクノロジー
Outline of Annual Research Achievements

酢酸菌はソルビトールからのソルボース発酵などのように,そのユニークな酸化的物質変換能が利用され,また研究も行われてきた。一方,酢酸菌は細胞内物質代謝もユニークなところがあるが,その点はほとんど顧みられることがなかった。本研究では,酢酸菌の細胞内代謝に着目し,逆転の発想ともいえる「酢酸菌による還元的物質生産」を行おうとするものである。
Gluconobacter属酢酸菌は,TCAサイクルと解糖系(EMP)が不完全で,糖代謝のほとんどをペントースリン酸経路に依存する。不完全なTCAサイクルのため,アセチルCoAへの代謝量が乏しく,最終代謝産物は二酸化炭素と酢酸となる。また,細胞膜のNADH酸化系呼吸鎖の活性は強いが,NADPH酸化活性はNADH酸化のそれの1-2%程度である。このことは,細胞内のNADPHレベルが高いことを期待させるが,実際には,NAD(H)の方がNADP(H)よりも多く,両者とも酸化型としての存在比が高い。
前年度までに,G. oxydans NBRC3293株の細胞表層型グルコース脱水素酵素(mGDH)の遺伝子破壊株を作製し,その解析を行ってきた。平成28年度は,野生株と変異株を用いてキナ酸からのシキミ酸生産試験を行った。この経路において律速になっているデヒドロキナ酸脱水酵素(DQD)とNADP+依存型シキミ酸脱水素酵素(SKDH)を同時に高発現する株の構築を試みた。構築した菌株を用いてシキミ酸生産を検討したが,シキミ酸はほとんど検出できなかった。酵素活性を確認したところ,DQDのみの高発現にとどまり,DQDとSKDHの同時高発現ができていなかった。DQD及びSKDHの単独での高発現はできているため,同時に高発現させることが困難であると示唆された。今後,この問題を克服し,mGDHの有無によるシキミ酸生産性の比較を行う。

  • Research Products

    (10 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ユーリッヒ研究所(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      ユーリッヒ研究所
  • [Journal Article] Membrane-bound glycerol dehydrogenase catalyzes oxidation of D-pentonates to 4-keto-D-pentonates, D-fructose to 5-keto-D-fructose, and D-psicose to 5-keto-D-psicose.2017

    • Author(s)
      Ano, Y., Hours, R. A., Akakabe, Y., Kataoka, N., Yakushi, T., Matsushita, K. and Adachi, O.
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 81 Pages: 411-418

    • DOI

      10.1080/09168451.2016.1254535

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Complete Genome Sequencing and Comparative Genomic Analysis of the Thermotolerant Acetic Acid Bacterium, Acetobacter pasteurianus SKU1108, Provide a New Insight into Thermotolerance.2016

    • Author(s)
      Matsutani, M., Hirakawa, H., Hiraoka, E., Theeragool, G., Yakushi, T. and Matsushita, K.
    • Journal Title

      Microbes and Environments

      Volume: 31 Pages: 395-400

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME16023

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Genomic analyses of thermotolerant microorganisms used for high-temperature fermentations.2016

    • Author(s)
      Matsushita, K., Azuma, Y., Kosaka, T., Yakushi, T., Hoshida, H., Akada, R. and Yamada, M.
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 80 Pages: 655-668

    • DOI

      10.1080/09168451.2015.1104235

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Determination of Dehydrogenase Activities Involved in D-Glucose Oxidation in Gluconobacter and Acetobacter Strains.2016

    • Author(s)
      Sainz, F., Jesus Torija, M., Matsutani, M., Kataoka, N., Yakushi, T., Matsushita, K. and Mas, A.
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 7 Pages: 1358

    • DOI

      10.3389/fmicb.2016.01358

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酢酸菌Gluconobacter thailandicusにおける ジヒドロキシアセトン・リン酸化酵素の遺伝学的・生化学的解析2017

    • Author(s)
      平田 花織,松谷 峰之介,足立 収生,片岡 尚也,薬師 寿治,松下 一信
    • Organizer
      日本農芸化学会 2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大(京都府京都市)
    • Year and Date
      2017-03-18 – 2017-03-20
  • [Presentation] Gluconobacter属酢酸菌キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素における新たな基質の発見とその反応メカニズムの提唱2017

    • Author(s)
      寺田 優花,尾崎 聖士朗,片岡 尚也,足立 収生,赤壁 善彦,薬師 寿治,松下 一信
    • Organizer
      日本農芸化学会 2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大(京都府京都市)
    • Year and Date
      2017-03-18 – 2017-03-20
  • [Presentation] Gluconobacter属酢酸菌由来膜結合型キナ酸脱水素酵素の高発現2016

    • Author(s)
      小松和貴,藥師寿治,松谷峰之介,吉原望,片岡尚也,足立収生,松下一信
    • Organizer
      日本農芸化学会 2016年度中四国支部大会
    • Place of Presentation
      高知大学(高知県高知市)
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-16
  • [Book] Acetic acid bacteria: Ecology and Physiology2016

    • Author(s)
      Edited by Matsushita, K., Toyama, H., Tonouchi, N., and Okamoto-Kainuma, A.
    • Total Pages
      350 (273-297)
    • Publisher
      Springer
  • [Remarks]

    • URL

      http://web.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~oubi/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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