Phylogeny and metabolism of microorganisms that grow better with D-amino acids

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 26506012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: 宇宙生命学
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Naganuma Takeshi 広島大学, 生物圏科学研究科, 教授 (70263738)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: Dアミノ酸 / 微生物 / ラオウルテラ・オルニチノリティカ / 遺伝子発現 / Dアミノ酸脱水素酵素 / ラセマーゼ

Outline of Final Research Achievements

A microorganism that grows better with D-glutamate as a sole organic nutrient was isolated from environment, against the general view of life primarily and mainly depending on L-amino acids, and was affiliated with Raoultella ornithinolytica. During the D-glutamate-based cultures of the isolated environmental strain and the standard strain of the species obtained from a culture collection, enhanced gene expressions of the enzyme D-amino acid dehydrogenase (DAD) were observed particularly in the late log-phase of their growth stages. The gene of the enzyme racemase, which had been expected to be most enhanced, was not enhanced. As possible metabolic advantages of the DAD enzyme, one-step production of useful α-keto acids from D-glutamate and, compared with the other relevantly involved enzymes, a wider range of oxidants availability and non-generation of harmful H2O2 are considered

Free Research Field

簿生物生態学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Dアミノ酸でよりよく生育する生物は、他の研究グループが深海底から発見したDバリン資化菌が世界初の論文（2016）であり、本研究計画時（2013）に発見したDアミノ酸資化菌を本研究により詳細に研究した論文（2018）が世界2例目である。Dバリン資化菌は主にゲノム解析が行われたのに対し、本研究では「Dアミノ酸でよりよく生育」する際の遺伝子発現の定量を行い、それまで想定されていたラセマーゼ経由ではなく、Dアミノ酸脱水素酵素を経由する代謝系の重要性を指摘した点に学術的意義がある。これにより、近年になって芽生えてきたDアミノ酸バイオテクノロジーとその利用に基礎的な知見をもたらした点に社会的意義がある。